diameter kuar elektron, diameter kuar

Diameter probe elektron (diameter probe) bermaksud diameter probe elektron kejadian difokuskan pada permukaan spesimen.
Persamaan berikut digunakan secara meluas untuk definisi diameter probe.

Persamaan atas mewakili bahawa diameter probe d pada permukaan spesimen diperolehi oleh punca min kuasa dua bagi empat sebutan, atau d₀ (diameter probe diperolehi oleh sumber elektron tanpa penyimpangan), d_d (diameter probe ditentukan oleh penyimpangan pembelauan), d_s (diameter kuar bagi bulatan kekeliruan minimum ditentukan oleh penyimpangan sfera) dan d_c (diameter kuar bagi bulatan kekeliruan minimum ditentukan oleh penyimpangan kromatik). Persamaan yang lebih rendah menyatakan huraian khusus tentang d₀, d_d, d_s dan dc. di sini, I_p ialah arus kuar, β ialah kecerahan senapang elektron, α ialah separa sudut penumpuan probe elektron, λ ialah panjang gelombang elektron, C_s ialah pekali aberasi sfera bagi kanta objektif, C_c ialah pekali aberasi kromatik bagi kanta objektif, E ialah tenaga bagi rasuk elektron dan ΔE ialah penyebaran tenaga bagi rasuk elektron. Persamaan menunjukkan bahawa diameter probe d ialah fungsi bagi separa sudut penumpuan α daripada probe elektron.

Rajah 1 menunjukkan diameter probe d sebagai fungsi bagi separa sudut penumpuan α untuk SEM biasa yang dilengkapi dengan senapang elektron pelepasan termionik (filamen tungsten) yang beroperasi pada voltan pecutan 20 kV. Parameter yang digunakan di sini adalah seperti berikut: E=20 keV, ΔE=1 eV, C_s=50 mm, C_c=20 mm, β=7×10⁴ A/cm²/sr, dan I_p=1 pA, 10 pA dan 100 pA (tiga kes). Adalah diperhatikan bahawa tiga arus kuar I_p sepadan dengan kes: arus kuar kecil untuk cerapan resolusi spatial tinggi, arus kuar besar untuk analisis unsur, arus kuar sederhana untuk menjejaskan pemerhatian resolusi tinggi dan analisis unsur.

Lengkung hitam untuk I_p = 100 pA menunjukkan bahawa diameter probe d ditentukan terutamanya oleh d₀ and d_s, Di mana d₀ ialah diameter probe disebabkan oleh sumber elektron dan d_s ialah diameter probe disebabkan oleh penyimpangan sfera. Lengkung hitam untuk I_p = 1 pA menunjukkan bahawa diameter probe d mengalami sumbangan penyebaran probe akibat penyimpangan kromatik d_c. Ia dilihat bahawa diameter probe terkecil d ialah ~33 nm untuk bekas kes (Ip : 100 pA) dan ~7 nm untuk kes terakhir (I_p : 1 pA). Untuk mengurangkan diameter probe d untuk memperoleh imej resolusi spatial tinggi, pertama α yang meminimumkan d diperiksa dengan pengiraan berangka, dan kemudian α ditetapkan kepada nilai yang dikira dengan memilih apertur objektif (diameter) atau dengan melaraskan pengujaan lensa untuk mengawal α.
Rajah 2 menunjukkan diameter probe d sebagai fungsi penumpuan separa sudut α untuk SEM yang dilengkapi dengan senapang elektron Schottky yang beroperasi pada voltan pecutan 1 kV dan 20 kV. Parameter yang digunakan adalah seperti berikut: E=1 keV dan 20 keV (dua kes), ΔE=0.5 eV, C_s=4 mm, C_c=2 mm, β=1×10⁸ A/cm²/sr dan I_p=1 pA . Dalam kes SEM yang dilengkapi dengan senapang elektron Schottky, diameter probe d ditentukan terutamanya oleh d_d (penyebaran kuar akibat penyimpangan pembelauan) dan d_s (sebaran probe akibat penyimpangan sfera) untuk voltan pecutan 20 kV, tetapi ditentukan terutamanya oleh d_d (penyebaran kuar akibat penyimpangan pembelauan) dan d_c (sebaran probe akibat penyimpangan kromatik) untuk voltan pecutan 1 kV. Ia dilihat bahawa diameter probe terkecil d ialah ~1 nm untuk voltan pecutan 20 kV dan ~7 nm untuk voltan pecutan 1 kV. Apabila voltan pecutan diturunkan, diameter probe menjadi besar disebabkan oleh peningkatan penyimpangan kromatik.
Dalam kes SEM biasa yang dilengkapi dengan senapang elektron pelepasan termionik, diameter probe terkecil ～7 nm diperolehi hanya pada voltan pecutan tinggi 20 kV. Sebaliknya, dalam kes SEM yang dilengkapi dengan senapang elektron Schottky, diameter serupa ～7 nm diperolehi walaupun pada voltan yang sangat rendah iaitu 1 kV. Ini adalah kerana d₀ (diameter probe yang diperolehi oleh sumber elektron tanpa penyimpangan) senapang elektron Schottky adalah jauh lebih kecil daripada senapang elektron pancaran termionik (filamen tungsten).

Istilah Berkaitan