Stolní rastrovací elektronové mikroskopy
Skenovací elektronové mikroskopy (SEM, česky lépe rastrovací či řádkovací REM) prošly do současnosti dlouhým vyvojem. V roce 2006 se objevil první stolní SEM od FEI díky pokroku v miniaturizaci a následně vznikla firma Phenom World s revolučně pokrokovým přístupem k zjednodušení, zrychlení a zpřehlednění práce. Zpočátku byly parametry a schopnosti těchto mikroskopů spíše základní, ale od té doby prošly vývojem a dospěly ke slušnému rozlišení u Phenomu většinou lepšímu než 10 nanometrů. Zároveň všechny současné stolní SEMy poskytují možnost umístit do těla elektronového mikroskopu všechny tři nejběžnější detektory – zpětně odražených a sekundárních elektronů a energiově-disperzní detektor (EDS, či EDX).
Technologie stolních skenovacích elektronových mikroskopů pro maximální efektivitu práce
Stolní SEMy Phenom již od počátku používají jako zdroj elektronů CeB6 – střední kvalitu zdroje (všechny modely Phenom Pure/Pro/ProX a Phenom XL pro průmysl s velkou komorou na vzorky). Zdroj elektronů CeB6 se vyznačuje dlouhou životností (1500+ hodin), velmi stabilními parametry elektronového svazku a zhruba 10krát vyšší intezitou elektronového svazku. To umožnilo zrychlit snímání s minimální potřebou ladit parametry zdroje či stigmaci a prodloužit servisní interval na průměrně 1-2 roky kvůli výměně zdroje i servisu vakuového systému, což odstranilo potřebu dobře vyškolené osoby pro běžnou údržbu SEMu na pracovišti. Konstrukcí jsou v „řadě P“ (Pure, Pro, ProX) všechny detektory umístěné se stejnou optimální pracovní vzdáleností. Optimální pracovní vzdálenost se nastaví jednoduše zarovnáním vršku vzorku s vrchní hranou držáku, přičemž nebezpečný přesah není mechanicky dovolený při zasouvání držáku do SEMu – geniálně jednoduché, rychlé a bezpečné. Speciální držáky vzorků nemají pohyblivost ve vertikální ose Z, a tím efektivně chrání řádkovací elektronový mikroskop proti poškození detektoru z důvodu kolize se vzorkem. Velmi malý mrtvý prostor kolem vzorku v těchto držácích a dobře dimenzovaný systém tvorby vakua vede k nejkratší době evakuace před prvním elektronovým snímkem na trhu (25 s u řady P či 45 s u XL). Ovládací SW je navržen s cílem maximálního zjednodušení nastavení parametrů na několik diskrétních předem optimalizovaných hodnot – např. urychlovacího napětí s možností spojité volby. Čtyři předvolené režimy elektronového svazku – Low, Image, Point a Map – jednoduše kombinují optimální hodnoty dopadajícího proudu (current) a velikosti dopadové plochy (spot size) pro čtyři nejčastější režimy – snímkování citlivých a normálních vzorků, prvková EDS analýza v bodech a mapách. Phenom byl též průkopníkem půdorysné optické navigační kamery usnadňující lokalizaci a přesun na body zájmu kliknutím do náhledového snímku. Mezi výhody, které na poli stolních, ale i podlahových mikroskopů přetrvávají dodnes, a to díky použití střední třídy elektronových zdrojů, patří kvalitnějších snímky (ostřejší a kontrastnější) a rychlejších sběr prvkových dat (EDS) oproti všem typům SEMů s wolframovými vlákny.
PRVNÍ Stolní řádkovací elektronový mikroskop s Schottkyho elektronovou tryskou (FEG – field emission gun)
Dalším milníkem bylo představení prvního stolního SEMu s elektronovou tryskou Schottkyho typu (FEG – prémiový zdroj elektronů) v modelu Phenom Pharos v druhé polovině roku 2018. Tento pokrok tak přiblížil rozlišení (< 2,5 nm) a další schopnosti stolních SEM k podlahovým modelům, kterým tak zdárně konkurují. Phenom Pharos si zachovává oproti podlahovým mikroskopům jednoduchost a rychlost ovládání v cenově přívětivějším a prostorově kompaktnějším řešení.
Podle čeho tedy volit stolní SEM?
Nejlepší je se zaměřit na hlavní důvod, proč hledáte stolní variantu SEMu, ať už se jedná o cenu, ucelené řešení pro vaši aplikaci, prostorové nároky, rychlost a jednoduchost obsluhy, maximální automatizaci v kontrole kvality či jiné. Následně je vhodné se podívat na další vlastnosti a konstrukční řešení, které mohou zvýšit užitnou hodnotu pořízeného mikroskopu, např. zdroj elektronů, rychlost, efektivita, nízké platové nároky na obsluhu, automatizace, aj.
Prémiové zdroje elektronů používané v mikroskopech Thermo Scientific řady Phenom jsou 10x (CeB6) a 1000x (FEG) jasnější oproti wolframovým vláknům v základních modelech konkurence a i další parametry těchto zdrojů přidávají na kvalitě snímků a nevedou k vyšším pořizovacím a servisním nákladům – bližší informace o parametrech SEMů si můžete přečíst v článku „Podle čeho volit SEM?„. Dále je třeba upozornit, že v současnosti jsou čím dál tím podstatnější možnosti automatizace snímání a vyhodnocení dat (více informací pod odkazem), které spolu s mikroskopy dodávají ucelená řešení problémů. Řešení od Phenomu jsou navíc vlastní „výroby“ a tak dokáží naplno využívat všech vlastností Phenomů a interakce s nimi online. Různé způsoby využití v průmyslových podnicích jsou popsané zejména v článku „Průmyslový skenovací elektronový mikroskop pro automatizovanou kontrolu kvality„. Na závěr je vhodné doporučit, aby si každý zájemce o koupi rastrovacího elektronového mikroskopu nejprve několik variant prakticky otestoval a vybral zařízení adekvátní jeho potřebám, neboť mnoho užitečných a praktických vlastností jako je rychlost a bezstarostnost ovládání z brožur nelze pochopit, to se musí zažít!
