BEX Oxford Instruments
Nei sistemi SEM convenzionali, le immagini e le mappe EDS vengono acquisite in momenti diversi. Questo comporta un’acquisizione in più step della stessa area per avere sia l’informazione morfologica che quella chimica, con il rischio di deriva del campione e dunque di un overlapping non sempre perfetto.
Il detector BEX Unity di Oxford Instruments introduce un nuovo paradigma nell’analisi SEM, combinando imaging e microanalisi in un’unica operazione e migliorando significativamente efficienza, velocità e qualità dei risultati.
Questo detector integra in un unico sistema due sensori per raggi X (EDS) e due sensori BSE (Fig. 1), consentendo di acquisire immagini ad alta risoluzione arricchite da dati chimici in tempo reale, superando i limiti delle tecniche tradizionali che richiedono acquisizioni separate e tempi di analisi più lunghi. Inoltre, il design innovativo con sensori posizionati vicino al campione aumenta sensibilità e velocità di raccolta del segnale, rendendo possibile una mappatura elementare rapida e accurata anche su superfici complesse o materiali delicati.
Fig. 1 – Il detector Unity di Oxford combina BSE e EDS in unico detector.
I vantaggi di un setup di questo tipo, in cui EDS e BSE si trovano sullo stesso piano, posti immediatamente al di sotto del pezzo polare, sono molteplici:
· Analisi ad alte prestazioni: a differenza dei rivelatori BSE convenzionali, i sensori BSE Unity hanno una forma ottimizzata per massimizzare la raccolta del segnale e sono raffreddati tramite Peltier per una maggiore sensibilità.
· Working distance flessibile: a differenza dei detector EDS convenzionali che lavorano ad una specifica WD (distanza che ottimizza la raccolta dei raggi X, ma che spesso non è la distanza migliore alla quale salvare un’immagine ad alta risoluzione), nel detector Unity la posizione operativa dei sensori e l’ampio angolo solido di raccolta consentono di acquisire dati chimici coerenti in un ampio intervallo di distanze di lavoro (> 6 mm).
· Analisi topografica avanzata: i due sensori BSE possono essere configurati in modalità TOPO, consentendo di enfatizzare la topografia del campione anziché la composizione chimica. Grazie alla particolare configurazione del detector, i due sensori per raggi X sono inoltre in grado di fornire informazioni provenienti anche da una topografia difficile del campione, come ad esempio avvallamenti profondi che normalmente non darebbero luogo ad alcun segnale a causa dell’ombreggiamento (Fig. 2).
· Ampio campo di vista: la forma e la posizione del rivelatore sono progettate per consentire di condurre analisi anche a bassissimo ingrandimento e in modalità Wide Field.
· Possibilità di lavorare a pressione variabile su campioni non conduttivi, grazie al sensore di pressione integrato che gestisce in maniera automatica il sistema di raffreddamento del detector.
· Velocità di analisi: con un unico detector è possibile acquisire in modalità Live spostandosi sul campione e ottenere in tempo reale sia l’immagine BSE che l’informazione di tipo chimico proveniente dall’EDS.
Fig. 2 – Esempio di analisi combinata BSE-EDS: in un unico passaggio si ottengono informazioni sia morfologiche che chimiche. La particolare configurazione del detector permette di raccogliere il segnale anche da porzioni del campione normalmente difficili da raggiungere.
Il detector BEX Unity trova impiego in tutti quei contesti in cui è fondamentale correlare rapidamente la morfologia di un campione con la sua composizione chimica. Nella scienza dei materiali, ad esempio, consente di studiare in modo efficiente leghe complesse, individuare fasi diverse e analizzare difetti o inclusioni, migliorando la comprensione delle proprietà del materiale. In ambito microelettronico, è particolarmente utile per l’analisi di guasti e contaminazioni, dove la rapidità e la precisione nell’identificazione degli elementi sono cruciali per il controllo qualità.
Anche nelle geoscienze offre vantaggi significativi, permettendo di distinguere minerali e fasi composizionali in campioni eterogenei senza lunghe acquisizioni separate. Applicazioni rilevanti si trovano inoltre nel settore energetico, ad esempio nello studio dei materiali per batterie, dove è importante osservare come gli elementi si distribuiscono e cambiano nel tempo, e nel campo farmaceutico, per l’analisi di particelle e la verifica dell’uniformità delle formulazioni.
In generale, la forza di questa tecnologia emerge in tutti quei casi in cui è necessario ottenere rapidamente informazioni complete e correlate, riducendo tempi e complessità analitica.
