Высокотехнологичное
аналитическое 
оборудование
+ 7 812 322 58 99
Пн.-Пт. 10:00 – 18:00 (МСК)
Главная
О компании
  • История TESCAN
  • TESCAN в России и СНГ
  • Новости
  • Вакансии
  • Лицензии и сертификаты
Оборудование
  • Сканирующие электронные микроскопы
    Сканирующие электронные микроскопы
    • TESCAN VEGA Compact
    • TESCAN VEGA
    • TESCAN MIRA
    • TESCAN CLARA
    • TESCAN MAGNA
    • TESCAN TIMA
  • Двулучевые сканирующие электронные микроскопы
    Двулучевые сканирующие электронные микроскопы
    • TESCAN AMBER
    • TESCAN AMBER X
    • TESCAN SOLARIS
    • TESCAN SOLARIS X
  • Рентгеновские томографы
    Рентгеновские томографы
    • TESCAN CoreTOM
    • TESCAN DynaTOM
  • Детекторы и аксессуары TESCAN
    Детекторы и аксессуары TESCAN
    • Детекторы SE
    • Детекторы BSE
    • Детекторы In-Beam
    • Детекторы STEM
    • Детекторы CL
    • Детектор SITD
    • Аксессуары
  • Аналитические системы
    Аналитические системы
    • EDS
    • WDS
    • AFM
  • Сопутствующее оборудование
    Сопутствующее оборудование
    • Напылительные установки
    • Ионная полировка
    • Сушка в критической точке
    • Микромеханическая обработка
    • Системы измерения и подавления ЭМ полей
  • Рентгеновские дифрактометры
    Рентгеновские дифрактометры
    • DX-2700
    • DX-27mini
  • Прочие детекторы и аксессуары
    Прочие детекторы и аксессуары
    • Столики Deben MICROTEST
    • Столик с нагревом GATAN Murano™
    • Нанозондовые столики Kleindiek Prober Shuttle
  • Расходные материалы
    Расходные материалы
    • Электропроводящие ленты, диски, пасты
    • Столики и держатели для крепления образцов
    • Контейнеры для хранения образцов
    • Материалы для обслуживания микроскопов
    • Сетки для TEM
    • Иглы для наноманипуляторов
    • Материалы для напыления
    • Материалы для изготовления реплик
Расходные материалы
Применение
  • Академия ТЕСКАН
    • Что такое СЭМ?
    • Детекторы и аксессуары
    • Внутрикамерные детекторы
    • Внутрилинзовые детекторы
    • FIB-SEM: области и возможности применения
    • Обзор методов пробоподготовки
    • Список литературы
  • Статьи
  • Галерея изображений
  • Видеоматериалы
Новости
Календарь
Контакты
    TESCAN
    Меню  
    • Главная
    • О компании
      • История TESCAN
      • TESCAN в России и СНГ
      • Новости
      • Вакансии
      • Лицензии и сертификаты
    • Оборудование
      • Сканирующие электронные микроскопы
        • TESCAN VEGA Compact
        • TESCAN VEGA
        • TESCAN MIRA
        • TESCAN CLARA
        • TESCAN MAGNA
        • TESCAN TIMA
      • Двулучевые сканирующие электронные микроскопы
        • TESCAN AMBER
        • TESCAN AMBER X
        • TESCAN SOLARIS
        • TESCAN SOLARIS X
      • Рентгеновские томографы
        • TESCAN CoreTOM
        • TESCAN DynaTOM
      • Детекторы и аксессуары TESCAN
        • Детекторы SE
        • Детекторы BSE
        • Детекторы In-Beam
        • Детекторы STEM
        • Детекторы CL
        • Детектор SITD
        • Аксессуары
      • Аналитические системы
        • EDS
        • WDS
        • AFM
      • Сопутствующее оборудование
        • Напылительные установки
        • Ионная полировка
        • Сушка в критической точке
        • Микромеханическая обработка
        • Системы измерения и подавления ЭМ полей
      • Рентгеновские дифрактометры
        • DX-2700
        • DX-27mini
      • Прочие детекторы и аксессуары
        • Столики Deben MICROTEST
        • Столик с нагревом GATAN Murano™
        • Нанозондовые столики Kleindiek Prober Shuttle
      • Расходные материалы
        • Электропроводящие ленты, диски, пасты
        • Столики и держатели для крепления образцов
        • Контейнеры для хранения образцов
        • Материалы для обслуживания микроскопов
        • Сетки для TEM
        • Иглы для наноманипуляторов
        • Материалы для напыления
        • Материалы для изготовления реплик
    • Расходные материалы
    • Применение
      • Академия ТЕСКАН
        • Что такое СЭМ?
        • Детекторы и аксессуары
        • Внутрикамерные детекторы
        • Внутрилинзовые детекторы
        • FIB-SEM: области и возможности применения
        • Обзор методов пробоподготовки
        • Список литературы
      • Статьи
      • Галерея изображений
      • Видеоматериалы
    • Новости
    • Календарь
    • Контакты
    Заказать звонок
    +7 (812) 322 58 99
    TESCAN
    • Главная
    • О компании
      • Назад
      • О компании
      • История TESCAN
      • TESCAN в России и СНГ
      • Новости
      • Вакансии
      • Лицензии и сертификаты
    • Оборудование
      • Назад
      • Оборудование
      • Сканирующие электронные микроскопы
        • Назад
        • Сканирующие электронные микроскопы
        • TESCAN VEGA Compact
        • TESCAN VEGA
        • TESCAN MIRA
        • TESCAN CLARA
        • TESCAN MAGNA
        • TESCAN TIMA
      • Двулучевые сканирующие электронные микроскопы
        • Назад
        • Двулучевые сканирующие электронные микроскопы
        • TESCAN AMBER
        • TESCAN AMBER X
        • TESCAN SOLARIS
        • TESCAN SOLARIS X
      • Рентгеновские томографы
        • Назад
        • Рентгеновские томографы
        • TESCAN CoreTOM
        • TESCAN DynaTOM
      • Детекторы и аксессуары TESCAN
        • Назад
        • Детекторы и аксессуары TESCAN
        • Детекторы SE
        • Детекторы BSE
        • Детекторы In-Beam
        • Детекторы STEM
        • Детекторы CL
        • Детектор SITD
        • Аксессуары
      • Аналитические системы
        • Назад
        • Аналитические системы
        • EDS
        • WDS
        • AFM
      • Сопутствующее оборудование
        • Назад
        • Сопутствующее оборудование
        • Напылительные установки
        • Ионная полировка
        • Сушка в критической точке
        • Микромеханическая обработка
        • Системы измерения и подавления ЭМ полей
      • Рентгеновские дифрактометры
        • Назад
        • Рентгеновские дифрактометры
        • DX-2700
        • DX-27mini
      • Прочие детекторы и аксессуары
        • Назад
        • Прочие детекторы и аксессуары
        • Столики Deben MICROTEST
        • Столик с нагревом GATAN Murano™
        • Нанозондовые столики Kleindiek Prober Shuttle
      • Расходные материалы
        • Назад
        • Расходные материалы
        • Электропроводящие ленты, диски, пасты
        • Столики и держатели для крепления образцов
        • Контейнеры для хранения образцов
        • Материалы для обслуживания микроскопов
        • Сетки для TEM
        • Иглы для наноманипуляторов
        • Материалы для напыления
        • Материалы для изготовления реплик
    • Расходные материалы
    • Применение
      • Назад
      • Применение
      • Академия ТЕСКАН
        • Назад
        • Академия ТЕСКАН
        • Что такое СЭМ?
        • Детекторы и аксессуары
        • Внутрикамерные детекторы
        • Внутрилинзовые детекторы
        • FIB-SEM: области и возможности применения
        • Обзор методов пробоподготовки
        • Список литературы
      • Статьи
      • Галерея изображений
      • Видеоматериалы
    • Новости
    • Календарь
    • Контакты
    • +7 (812) 322 58 99
    г. Санкт-Петербург, Гражданский проспект д.11, офис 212; А/Я 24, здание института «Гипроникель»
    info@tescan.ru
    • Вконтакте
    • YouTube
    • Главная
    • Применение
    • Статьи
    • Программа Casino для оценки глубины проникновения пучка электронов в образец

    Программа Casino для оценки глубины проникновения пучка электронов в образец

    5 апреля 2020
    // Все статьи и заметки
    >> Прочесть статью в группе ВК >>

    На днях Владимир Неплох из Академического университета (Петербург) показал мне, как пользоваться программой Casino для оценки глубины проникновения электронного пучка в материал образца. Привожу здесь этот рассказ, так как вопрос глубины проникновения электронов в образец актуален для пользователей SEM, а особенно для пользователей SEM + EDS. Данная справка о программе Casino - это лишь вершина айсберга, помогающая познакомиться с программой и научиться решать простейшие задачи.

    Итак, речь пойдёт о бесплатной программе от канадских разработчиков под названием Casino (официальный сайт). Программа рассчитывает траектории заряженных частиц в материале образца по методу Монте-Карло. Есть двумерная и трёхмерная версии программы Casino. В данной заметке описывается двумерная версия, так как она проще в использовании.

    Чтобы было интереснее, давайте сформулируем некую задачу. Например, наблюдается оксидное включение Al-Mg-O в стали. Включение имеет видимый на шлифе размер 3.7 мкм. Вопрос: при ускоряющем напряжении HV = 20 кВ, т.е. типичном HV, которое используется для микроанализа, область выхода рентгеновского излучения лежит целиком в пределах включения? Или распространяется за границы включения, что приведёт к появлению в спектре с включения элементов, составляющих матрицу? Сделаем несколько допущений: 1) будем считать, что область, на которую проникают электроны внутрь образца — это и есть область выхода рентгеновского излучения. Это, вообще говоря, не так, но это надёжная оценка сверху для области выхода рентгеновского излучения; 2) будем считать, что включение, которое в латеральном направлении имеет видимый нам размер 3.7 мкм, имеет такой же размер в глубину. Это предположение ни на чём не основано, но что ещё остаётся предполагать?

    casino (1).jpg

    Неметаллическое включение в стали

    EDS-анализ показывает, что включение имеет следующий состав: Al 37.3% масс., Mg 19.1% масс., О 43.6% масс. {Да, я знаю, что вы сейчас подумали, что мы выполнили EDS-анализ для того, чтобы установить, корректно ли в данной ситуации будет выполнять EDS-анализ. Таковы итерационные методы :) }.

    Запускаем двумерную версию программы Casino. Кнопкой в верхнем горизонтальном ряду, на которой нарисован символ слоевого пирога, открываем окно Sample Definition. Здесь нужно задать имя, состав, порядок следования и плотности слоёв в образце. Считается, что образец состоит из слоёв (не из частиц). Состав печатается в одну строчку без пробелов в атомных процентах, например Al28O56Mg16.

    casino (2).jpg

    Если у вас в наличии состав в массовых процентах и есть программа микроанализа INCA, то перевести массовые проценты в атомные удобно в окне INCA под названием «Синтез спектра»:

    casino (3).jpg

    casino (4).jpg

    Перевели выключатель в Атомные проценты, состав справа обновится

    Плотность каждого слоя автоматически рассчитывается по аддитивности, но если у вас есть более точное представление о том, какова плотность данной фазы, то лучше впечатать известную плотность. Например, плотность кварца, рассчитанную по аддитивности для вещества состава SiO2, программа предлагает как 1.74 г/см3, а на самом деле это 2.63 г/см3 – большая разница! Плотность здесь – это важный параметр, напрямую влияющий на корректность расчётов.

    casino (5).jpg

    Порядок расположения слоёв в таблице равен порядку их расположения в образце. В нашем примере слой Al-Mg-O указан в таблице первым, значит он прилегает к поверхности образца. Если стоит галочка Use Substrate, то самый глубокий из заданных вами слоёв будет считаться подложкой, т.е. слоем бесконечной толщины. Толщину слоя Al-Mg-O укажем как 3.7 мкм, что соответствует размеру изучаемого включения.

    По соседству с кнопкой Sample Definition есть кнопка Microscope Setup, здесь задаём энергию первичного электронного пучка, в данном случае 20 кэВ. По умолчанию предлагается вычислить 200 траекторий электронов, но практика показывает, что лучше работать с как минимум 2000 траекториями. Здесь же можно задать угол наклона поверхности образца, если таковой присутствует.

    casino (6).jpg

    Эти же 2000 траекторий надо напечатать в окне Options, где показано количество электронов не для симуляции, но для отображения:

    casino (7).jpg

    Всё готово для того, чтобы нажать кнопку с зелёной стрелкой с надписью «Начать симуляцию». Вскоре на экране прорисуются 2000 траекторий электронов. Здесь красные траектории – это те первичные электроны, которые смогли выйти наружу из образца (стать тем, что мы называем BSE-электронами). Синие – это те электроны, что остались внутри образца. Чтобы рисунок – результат симуляции – перемасштабировать, нужно сделать клик на нужную запись в дереве данных слева.

    casino (8).jpg

    Зачастую достаточно визуальной оценки результата симуляции, чтобы убедиться, укладывается ли глубина проникновения первичных электронов в ожидаемые рамки. Например, видно, что в данном случае траектории электронов укладываются в 3.7 мкм по глубине и почти укладываются в латеральном направлении, т.е. микроанализ данного включения при 20 кВ будет вполне правомерен.

    Можно пойти дальше и выбрать в дереве данных Distribution → Z Max. Параметр Z Max – это максимальная глубина, на которую проник в образец конкретный электрон. Строится распределение по Z Max для всех 2000 электронов, для которых выполнена симуляция. В качестве обобщающей глубины проникновения первичного пучка в образец можно взять либо положение максимума на графике распределения Z Max (в данном случае это 3.7 мкм), либо максимальное значение Z Max, на какое удалось проникнуть хотя бы одному электрону.

    casino (9).jpg

    Распределение по максимальным глубинам проникновения в образец электронов, участвующих в симуляции

    Нагляден также график изоэнергетических поверхностей. Например, в область пространства между красной и зеленовато-синей поверхностями добираются те электроны, у которых осталось от 10% до 5% от энергии первичного пучка.

    casino (10).jpg

    Изоэнергетические поверхности в материале образца

    Если оценка с помощью программы Casino показала бы, что при HV = 20 кВ распространение первичных электронов заметно выходит за пределы анализируемого включения, то можно было бы поставить вопрос следующим образом: установить, до какой величины нужно снизить ускоряющее напряжение, чтобы первичный пучок оставался бы в пределах включения. Для этого в окне Microscope Setup есть возможность задать не одну величину энергии пучка, а диапазон энергий, который программа симуляций должна пройти с заданным шагом. Только помните, что в стремлении снизить HV нужно остаться с таким HV, при котором энергия первичного электронного пучка ещё достаточна для генерации нужных вам линий в рентгеновском спектре. Для оценки этого есть простое эмпирическое правило: «перевозбуждение >= 2», т.е. энергия первичного пучка должна быть хотя бы в два раза выше, чем энергия линии, выбранной в качестве аналитической линии.

    Как было указано выше, в данной заметке предложено первоначальное знакомство с программой Casino. Остались за рамками такие опции как, например, трёхмерная версия Casino, работа с другими заряженными частицами помимо электронов, определение параметров груши взаимодействия (можно оценить, насколько длинная и узкая входная перемычка у этой груши и насколько широкая нижняя часть), выделение среди отражённых электронов подкласса так называемых вперёд рассеянных электронов (forward scattered electrons, FSE), т.е. тех электронов, которые упруго отразились от поверхности образца по нормали к поверхности либо очень близко к нормали. Для справки: различение между BSE и FSE электронами нужно при отладке коррекции эффекта близости в электронно-лучевой литографии. Были озвучены далеко не все форматы вывода результатов симуляции, например помимо информации об электронах можно ещё выгружать информацию о рентгеновском излучении, которое классифицируется по сериям линий элементов, составляющих образец.

    Назад к списку Следующая статья
    Категории
    • Все статьи и заметки19
    • Материаловедение6
    • Микроэлектроника3
    • Геология и минералогия7
    • Науки о живом3
    Это интересно
    • Детектор отраженных электронов LE-BSE для работы при низких ускоряющих напряжениях
      Детектор отраженных электронов LE-BSE для работы при низких ускоряющих напряжениях
      2 августа 2021
    • Создание широких поперечных сечений OLED-дисплеев с помощью новейшего двулучевого сканирующего электронно-ионного микроскопа TESCAN SOLARIS X
      Создание широких поперечных сечений OLED-дисплеев с помощью новейшего двулучевого сканирующего электронно-ионного микроскопа TESCAN SOLARIS X
      2 августа 2021
    Подписывайтесь на рассылку новостей:
    Оборудование
    Применение
    Новости
    Пользователи и партнеры
    Все статьи и заметки
    Материаловедение
    Микроэлектроника
    Геология и минералогия
    Науки о живом
    Записаться на демонстрационное исследование
    Сервисное обслуживание
    Лаборатория под ключ
    +7 (812) 322 58 99
    г. Санкт-Петербург, Гражданский проспект д.11, офис 212; А/Я 24, здание института «Гипроникель»
    info@tescan.ru
    © ООО «‎ТЕСКАН» 2023
    Разработка сайта  –