SEM (Scanning electron microscope)
SEM (Scanning electron microscope)
Strumento analitico che permette di osservare la morfologia dei materiali ingrandita fino a 100.000 volte, su aree di alcuni mm2 e con una risoluzione variabile da 1 a 20 nm, mettendo inoltre in luce, tramite opportune modifiche strumentali, altre caratteristiche della sostanza esaminata come la composizione atomica media e locale, le differenze di composizione atomica tra le varie parti dell’area esaminata, ecc. Lo strumento è costituito da una colonna sotto vuoto, a un estremo della quale è un emettitore di elettroni (tipicamente un catodo di tungsteno, W, o di esaboruro di lantanio, LaB6) che sono accelerati contro un anodo all’altra estremità. Il fascio elettronico è collimato da una serie di lenti magnetiche (condensatore) che ne restringono il diametro fino a 0,5÷5 nm; esse sono seguite da altre lenti magnetiche (di scansione) che deflettono il fascio in modo tale da fargli intercettare il campione secondo una piccola area rettangolare e che lo muovono sia in senso orizzontale sia in senso verticale su tutta la superficie esaminata. Sommando le registrazioni sequenziali di queste piccole aree su uno schermo o su un rivelatore a stato solido si ottiene l’immagine completa dell’area. Quando un fascio elettronico colpisce un materiale, si generano due tipi di radiazioni: elettroni secondari, che sono emessi dal campione, ed elettroni retrodiffusi, ossia la quota parte di elettroni incidenti, primari, che non vengono assorbiti dal campione essendo rinviati all’indietro. Con opportuni rivelatori nel SEM si possono isolare gli uni o gli altri: le mappe ottenute con gli elettroni secondari sono nitide, ma rivelano soprattutto la topo-grafia del campione, cioè come sono distribuite sul piano le sue parti costitutive; le mappe degli elettroni retrodiffusi ne rivelano invece la morfologia, poiché, pur essendo meno nitide, hanno maggiore profondità di fuoco e quindi mettono in evidenza gli alti e bassi, vale a dire le forme tridimensionali del cam-pione. Nell’interazione tra elettroni primari e campione sono anche emessi raggi X, che pos-sono essere raccolti da un apposito rivelatore (EDS, Energy dispersive spectrometer) e che sono di energie diverse, proporzionali alla composizione atomica del campione nel punto di incidenza. Un SEM-EDS fornisce quindi una documentazione completa del campione esaminato.