Главная » Просмотр файлов » Richard Leach - Fundamental prinsiples of engineering nanometrology

Richard Leach - Fundamental prinsiples of engineering nanometrology (778895), страница 46

Файл №778895 Richard Leach - Fundamental prinsiples of engineering nanometrology (Richard Leach - Fundamental prinsiples of engineering nanometrology) 46 страницаRichard Leach - Fundamental prinsiples of engineering nanometrology (778895) страница 462017-12-21СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 46)

It has a spatial resolution down to 10 nm to 20 nmdepending on the electron beam conditions that are used. Because of theunique identification of crystal orientation with grain structure, EBSD canbe used to measure the size of grains in polycrystalline materials, and canalso be used to measure the size of crystalline nanoparticles when these aresectioned. As EBSD relies on the regularity of the crystal structure, it canalso be used to estimate the degree of deformation in the surface layers ofa material.7.5.1.1 Choice of calibration specimen for scanning electronmicroscopySince there are various potential sources of image distortion in an SEM, itwould be convenient to have a calibration artefact that yields measurementsover the whole extent of the screen and in two orthogonal directions.

Thusa cross-ruled diffraction grating or a square mesh of etched or electron beamwritten lines on a silicon substrate is an ideal specimen. The wide range ofmagnification covered by an SEM requires that meshes of different dimension are available to cover the full magnification range. There are manygratings and meshes that are commercially available.Electron microscopyAt progressively higher magnifications, copper foil grids, cross-ruledsilicon substrates and metal replica diffraction gratings are available [58]. Allthe artefacts should be mounted flat on a specimen stub suitable for the SEMin use, and the stage tilt should be set at zero [59].

The zero tilt condition canbe checked by traversing the artefact in x and y directions to check that thereis no change in beam focus and, therefore, no residual tilt. The beam tiltcontrol should be set at zero.It is important that the working distance is not changed during theexamination of a specimen or when changing to a calibration specimen. Theindications of working distance given on the instrument are not sensitiveenough to detect changes which could affect measurement accuracy inquantitative work. It is better to reset the exchange specimen stub againsta physical reference surface which has already been matched to the stubcarrying the specimen [59].The ideal case is to be able to have a magnification standard on the samespecimen stub as the sample to be measured, since there is then no ambiguity in the operating conditions (working distance, accelerating voltage, etc.)[60].

For nanoparticles, this can be ensured by using a grid, as suggestedabove, or even more integrally by dispersing a preparation of polystyrene latexspheres on the specimen so that each field of view contains some of thecalibration spheres. It has to be emphasised that, although the various‘uniform’ latex suspensions do indeed have a well-defined mean size, thedeviation from the mean allows a significant number of particles of differentsize to be present. It is essential, therefore, to include a statistically significant number of latex spheres in the measurement if the calibration is to bevalid.7.5.2 Transmission electron microscopyThe transmission electron microscope (TEM) operates on the same basicprinciple as a light microscope but uses electrons instead of light.

The activecomponents that compose the TEM are arranged in a column, withina vacuum chamber. An electron gun at the top of the microscope emitselectrons that travel down through the vacuum towards the specimen stage.Electromagnetic electron lenses focus the electrons into a narrow beam anddirect it onto the test specimen. The majority of the electrons in the beamtravel through the specimen. However, depending on the density of thematerial present, some of the electrons in the beam are scattered and areremoved from the beam. At the base of the microscope the unscatteredelectrons hit a fluorescent viewing screen and produce a shadow image of thetest specimen with its different parts displayed in varied darkness according201202C H A P T ER 7 : Scanning probe and particle beam microscopyto their density. This image can be viewed directly by the operator or photographed with a camera.The limiting resolution of the modern TEM is of the order of 0.05 nmwith aberration-corrected instruments.

The resolution of a TEM is normallydefined as the performance obtainable with an ‘ideal’ specimen, i.e. one thinenough to avoid imposing a further limit on the performance due to chromatic effects. The energy loss suffered by electrons in transit througha specimen will normally be large compared to the energy spread in theelectron beam due to thermal emission velocities, and large also compared tothe instability of the high-voltage supply to the gun and the current suppliesto the electron lenses.In general the specimen itself causes loss of definition in the image due tochromatic aberration of the electrons, which have lost energy in transitthrough it. A ‘thick’ specimen could easily reduce the attainable resolution to1.5 nm to 2 nm [59].

For nanoparticles, this condition could occur ifa particle preparation is very dense; a good preparation of a well-dispersedparticle array on a thin support film would not in general cause a serious lossin resolution.7.5.3 Traceability and calibration of transmission electronmicroscopesAs for SEM, the calibration factor for a TEM is the ratio of the measureddimension in the image plane and the sample dimension in the object plane.Calibration should include the whole system. This means that a calibrationartefact of known size in the object plane is related to a calibration artefact ofknown size in the image plane. For example, the circles on an eyepiecegraticule, the ruler used to measure photographs and the number of detectedpixels in the image analyser should all be related to an artefact of known sizein the object plane.The final image magnification of a TEM is made up of the magnificationsof all the electron lenses, and it is not feasible to measure the individualstages of magnification.

Since the lenses are electromagnetic, the lensstrength is dependent not only on the excitation currents, but also on theprevious magnetic history of each circuit. It is essential, therefore, to cycleeach lens in a reproducible manner if consistent results are to be obtained.Suitable circuitry is now included in many instruments; otherwise, each lenscurrent should be increased to its maximum value before being returned tothe operating value in order to ensure that the magnetic circuits are standardized.

This should be done before each image is recorded. The indicatedElectron microscopymagnification shown on the instrument is a useful guide but should not berelied upon for an accuracy better than 10 %.7.5.3.1 Choice of calibration specimenIt is possible to calibrate the lower part of the magnification range usinga specimen which has been calibrated optically, although this losesaccuracy as the resolution limit of optical instruments is approached. Atthe top end of the scale, it is possible to image crystal planes in suitablesingle crystals of known orientation. These spacings are known to a highdegree of accuracy by x-ray measurements. Unfortunately, there is atpresent no easy way of checking the accuracy of calibration in the centreof the magnification range. The specimen most often used is a plastic/carbon replica of a cross-ruled diffraction grating.

While it is believed thatthese may usually be accurate to about 2 %, it has not so far provedpossible to certify them.7.5.3.2 Linear calibrationLinear calibration is the measurement of the physical distances in the objectplane represented by a distance in the image plane. The image plane is thedigital image inside the computer and so the calibration is expressed inlength per pixel or pixels per unit length. The procedure for the linear calibration of image analysers varies from machine to machine but usuallyinvolves indicating on the screen both ends of an imaged artefact of knowndimensions in the object plane [61].This calibration artefact may be a grid, grating, micrometer, ruler or otherscale appropriate to the viewing system, and should be arranged to fill thefield of view, as far as possible.

The calibration should be measured bothparallel to and orthogonal to the scan direction. Some image analysers can becalibrated in both directions and use both these values. Linear calibration canbe altered by such things as drift in a tube camera, the sagging of zoom lensesand the refocusing of the microscope.7.5.3.3 Localized calibrationThe linear calibration may vary over the field of view.

There may be imagedistortions in the optics or inadequately compensated distortions from a tilted target in the microscope. These distortions can be seen by comparing animage of a square grid with an overlaid software generated pattern. Tubecameras are a source of localized distortion, especially at the edge of thescreen near the start of the scan lines.

The size of these distortions can bedetermined by measuring a graticule with an array of spots all of the samesize that fill the screen, or by measuring one spot or reference particle at203204C H A P T ER 7 : Scanning probe and particle beam microscopydifferent points in the field of view. Some image analysers allow localizedcalibrations to be made [62].7.5.3.4 Reference graticuleMany of the calibrations can be performed easily with a calibrated graticulecontaining arrays of calibrated spots and a square grid. Such a graticule is thereference stage graticule for image analyser calibration. Periodic patternssuch as grating replicas, super-lattice structures of semiconductors, crystallattice images of carbon, gold or silicon can be used as reference materials.7.5.4 Electron microscopy of nanoparticlesElectron microscopy produces two-dimensional images.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
7,74 Mb
Тип материала
Высшее учебное заведение

Список файлов книги

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6392
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее