Τι είναι η ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ; Τι μέγεθος έχει το μικρότερο αντικείμενο που μπορούμε να δούμε; Τι πληροφορίες μπορούμε να αποκομίσουμε και με τι ευκρίνεια;

Transcript

1 Τι είναι η ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΑ; Τι μέγεθος έχει το μικρότερο αντικείμενο που μπορούμε να δούμε; Τι πληροφορίες μπορούμε να αποκομίσουμε και με τι ευκρίνεια; Πως δημιουργήθηκε η ανάγκη υλοποίησης για το πιο σύνθετο, πολύπλοκο και ακριβό Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο;

2 ΕΥΡΟΣ ΦΑΣΜΑΤΟΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΥ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟΥ

3 ΕΥΡΟΣ ΦΑΣΜΑΤΟΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΥ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟΥ Αύξηση Δ.Ι. Ελάττωση λ

4 ΕΥΡΟΣ ΦΑΣΜΑΤΟΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΥ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟΥ Διαπερνούν την ύλη. Ελάχιστη απορρόφηση ή διαθλαση.

5 ΕΥΡΟΣ ΦΑΣΜΑΤΟΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΥ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟΥ λ<300nm Δύσκαμπτες ακτίνες

6 Μικροσκόπιο ακτίνων-χ ή Προβολικό Μικροσκόπιο Σημείου Ιδανική λύση ΟΜΩΣ δεν έχει παρατηρηθεί καμία ουσία η οποία μπορεί να κάμπτει ή ανακλά τις ακτίνες-χ σε τέτοιο βαθμό ώστε να σχηματισθεί είδωλο. Προβολικό Μικροσκόπιο Σημείου Απλή γεωμετρική αρχή: ένα αντικείμενο που φωτίζεται, από μία σημειακή πηγή φωτός ή πηγή ακτίνων-χ, σχηματίζει σκιά σε μία οθόνη.

7 Μικροσκόπιο ακτίνων-χ ή Προβολικό Μικροσκόπιο Σημείου Μειονεκτήματα Πλεονεκτήματα Δεν υπάρχουν φακοί Οι ακτίνες-χ διαπερνούν την ύλη, με αποτέλεσμα την εμφάνιση λεπτομερειών που δεν ανιχνεύει το φως (ανίχνευση αδιαφανών λεπτών υμενίων) Διάμετρος δέσμης 1nm Η διακριτική ικανότητα, της συγκεκριμένης μεθόδου, περιορίζεται από το μέγεθος και τις διαστάσεις της σημειακής πηγής Οι πηγές των ακτίνων-χ είναι πολύ πιο έντονες και ισχυρές σε σχέση με αυτές του φωτός Δ.Ι ~ 0.1 μm Φθορίζουσα οθόνη

8 Modern X-ray Microscopy Sub micron XCT

9 Modern X-ray Microscopy Sub-micron X-ray tomography for advanced packaging: 3D TSV stacking

10 Modern X-ray Microscopy Physical failure analysis for advanced packaging: combination of multi-scale nondestructive evaluation and destructive techniques: μxct, nxct + SEM/FIB/TEM

11 Modern X-ray Microscopy

12 Modern X-ray Microscopy Fresnel zone plates FZP

13 Modern X-ray Microscopy 1st Transmission X-ray Microscope Scanning Transmission X-ray Microscope

14 Modern X-ray Microscopy

15 Modern X-ray Microscopy

16 Modern X-ray Microscopy

17 Modern X-ray Microscopy

18 Καθοδικοί Σωλήνες/Ακτίνες Abbe: η εξέλιξη του μικροσκοπίου σύντομα θα τελματωθεί λόγω της έλλειψης ακτινοβολίας με κατάλληλο μικρό μήκος κύματος Ανάπτυξη βασικών χαρακτηριστικών Ηλεκτρονικού Μικροσκοπίου ( Ηλεκτρικές εκκενώσεις, μέσα σε σωλήνες χαμηλής πίεσης, μεταξύ καθόδου και ανόδου, χρησιμοποιώντας υψηλές ηλεκτροστατικές τάσεις) Κατασκευάστηκαν οι καθοδικοί σωλήνες και μελετήθηκε ένα είδος, άγνωστων τότε, ακτίνων τις οποίες ο Goldstein ονόμασε καθοδικές ακτίνες Παρατήρησαν ότι κινούνται ευθύγραμμα αλλά μπορούν να εκτραπούν από ηλεκτροστατικά και μαγνητικά πεδία, καθώς φαίνεται να φέρουν αρνητικό φορτίο

19 Καθοδικοί Σωλήνες/Ακτίνες Φθορίζουσα οθόνη κάθοδος Εστιασμένη εικόνα ΠΗΓΗ ΕΣΤΙΑΣΗ άνοδος Αντλίες κενού 1899, Weichert παρατήρησε ότι μπορούσε να τις συγκεντρώσει και να τις εστιάσει τοποθετώντας ένα ομοαξονικό πηνίο γύρω από Σωλήνες Braun τον καθοδικό σωλήνα.

20 Όλα τα απαραίτητα εξαρτήματα του Ηλεκτρονικού Μικροσκοπίου ήταν ήδη γνωστά: Πηγή Εστίαση Προβολή σε φθορίζουσα πλάκα

21 Κύματα Ηλεκτρονίων Κβαντική Θεωρία Max Plank Θεωρία Σχετικότητας Albert Einstein Σύνδεση κινούμενων ηλεκτρονίων με την ακτινοβολία μικρού μήκους κύματος

22 ΣΥΛΛΗΨΗ ΤΗΣ ΙΔΕΑΣ... H. Busch [ 1926 ]: Δημοσίευση εργασίας με θέμα την κίνηση των ηλεκτρονίων υπό την επίδραση εξωτερικού μαγνητικού πεδίου. ΙΔΕΑ: Χρήση μαγνητικού πεδίου ως φακό, για την εστίαση ηλεκτρονίων!!! Max Knoll και Ernst Ruska [1932]: in High Voltage Laboratory at West Berlin (Nobel prise in Physics 1089) Κατασκευή πρώτου ΤΕΜ. Ernst Ruska

23 Μαγνητικοί Φακοί Στους καθοδικούς σωλήνες η τοποθέτηση ενός πηνίου εξωτερικά του σωλήνα εστιάζει την δέσμη ηλεκτρονίων σπαταλάτε μεγάλη ποσότητα μαγνητικού πεδίου, μια και οι δυνάμεις δεν είναι συγκεντρωμένες και αρκετά πυκνές εκεί που χρειάζονται στον άξονα του πηνίου Χρήση ενός πυρήνα από μαλακό σίδηρο, με την βοήθεια του οποίου παρατηρήθηκε μεγάλη βελτίωση στην ένταση και την ευθυγράμμιση των δυναμικών γραμμών του πεδίου κατά μήκος του άξονα πεδίου

24 ~ V κάθοδος άνοδος Μαγνητικός φακός Geissler tube pressure Διάφραγμα Παράθυρο Διάφραγμα Μαγνητικός φακός Θάλαμος παρατήρησης ΠΡΟΒΛΗΜΑ Παράθυρο Καταστροφή και αλλοίωση δειγμάτων Προς αντλίες κενού Φθορίζουσα οθόνη

25 ~ V 1940 Siemens, AEG, ΖEISS ΠΗΓΗ χρηματοδότησαν έρευνα για την βελτίωση του Η.Μ (Θερμαντικό νήμα για κάθοδο ένα συγκεντρωτικό φακό δύο προβολικούς, Δ.Ι. = 100Ǻ) 1950, Siemens UM Siemens Elmiskop I με 2 συγκεντρωτικούς και 3 προβολικούς φακούς Δ.Ι. = 10Ǻ 1961 Siemens Elmiskop IA με Δ.Ι. = 4Ǻ Δείγμα Αντικειμενικοί φακοί Πρωτογενής εικόνα Προβολικοί φακοί Δευτερογενές επίπεδο εικόνας Φωτογραφική πλάκα

26 1931

27

28

29

30