Diceva Tucidide: “Bisogna conoscere il passato per capire il presente e orientare il futuro”.
Allo stesso modo servono solide basi teorico-pratiche per poter affrontare le sfide che ci si presentano ogni giorno, mentre garantiamo assistenza tecnica sia su microscopi elettronici ormai datati e scarsamente supportati dagli stessi produttori, sia su strumenti all’avanguardia di ultima generazione come i SEM Ciqtek.
Le basi costruttive fondamentali del rivelatore Everhart-Thornley (E-T) per microscopi elettronici a scansione, ad esempio, sono rimaste sostanzialmente invariate sin dalla sua introduzione nel 1960.
Fig. 1 – Il Team Service di Media System Lab studia le diverse tipologie di detector montati all’interno dei SEM, tra cui il detector per elettroni secondari Everhard-Thornley.
Nonostante i notevoli progressi tecnologici negli ultimi 60 anni, il design di base del rivelatore E-T rimane il punto di riferimento per l’acquisizione di elettroni secondari (SE). Un detector E-T è sostanzialmente costituito da 4 componenti principali:
i) una gabbia di Faraday, una griglia metallica posta davanti al rivelatore, mantenuta a un basso potenziale positivo (tipicamente +50V a +300V) per attrarre gli elettroni secondari a bassa energia emessi dal campione;
ii) uno scintillatore, posizionato dietro la gabbia, sottoposto ad alta tensione positiva (tipicamente +10 kV) per accelerare gli elettroni attratti e convertirli in fotoni;
iii) una guida di luce in quarzo o in plastica che trasporta i fotoni prodotti dallo scintillatore all’esterno della camera da vuoto;
iv) un tubo fotomoltiplicatore (PMT), situato all’esterno della camera, che converte i fotoni in un segnale elettrico e lo amplifica.
Questo design è estremamente efficiente, robusto ed economico, e fornisce un ottimo rapporto segnale-rumore per la generazione di immagini topografiche.
Sebbene il principio sia lo stesso, l’implementazione tecnologica ha fatto progressi sia nell’elettronica di amplificazione che nel componente scintillatore, migliorando sia l’efficienza dell’amplificazione, anche in condizioni di bassa corrente del fascio, sia i tempi di scansione.
Fig. 2 – Rivelatore Everhard-Thornley smontato da un SEM Philips XL30, che mostra (da sinistra) la griglia e il tubo a +300 V, la guida di luce cilindrica trasparente, il dado di serraggio e il gruppo interno con il disco scintillatore (+10 kV) sulla parte superiore. Un fotomoltiplicatore è solitamente posizionato sul lato posteriore della guida di luce (non mostrato in figura). [Fonte dell’immagine: Wikipedia].
Il detector E-T di Ciqtek è inoltre progettato per integrare il rilevamento di SE e BSE in un unico gruppo: spegnendo la gabbia di Faraday o applicandovi una tensione negativa è possibile filtrare la raccolta degli elettroni. Questo approccio a doppia modalità consente l’acquisizione simultanea dei dettagli della superficie e del contrasto compositivo e semplifica il processo di imaging, offrendo molteplici modalità operative e dunque una diversa resa dell’immagine ottenibile da parte dell’operatore.
