Elektronová mikroskopie

Vybavení pro spektroskopii Augerových elektronů zahrnuje zobrazovací režim, který dovoluje snímat jako obrazový signál pouze elektrony z nastaveného úzkého intervalu energií, obvykle zahrnujícího některý spektrální pík. Současně je možné mapovat rozložení více prvků ze spektra, a prostřednictvím záznamu referenčních signálů pozadí také korigovat rušivé kontrasty, např. kontrast krystalické struktury.

V sestavě UHV SLEEM je instalován elektrostatický polokulový analyzátor energií elektronů emitovaných ze vzorku osvětlovaného primárním elektronovým svazkem mikroskopu. Spektrum je zaznamenáváno z celého zorného pole, takže spektrální informace je lokalizována podle předchozího zobrazení povrchu preparátu v režimu SEM nebo SLEEM, které určuje umístění a velikost analyzované oblasti. Spektrum Augerových elektronů obsahuje informaci o prvkovém složení preparátu do hloubky nepřekračující 1 nm.

Po vniknutí do materiálu se elektrony rozptylují do interakčního objemu, jehož rozměry se zmenšují s klesající energií elektronů a zmenšuje se tedy oblast, z níž pochází informace přinášená emitovanými elektrony. To se zejména projevuje při zobrazování velmi malých objektů nacházejících se v úrovni rovného povrchu nebo vnořených těsně pod něj. Příkladem jsou vhodně preparované precipitáty v kovových slitinách, které jsou rychlými elektrony v nejlepším případě zobrazovány silně rozostřené. Pomalé elektrony ukazují nejen skutečný tvar, ale mnohdy i vnitřní strukturu precipitátů.

S klesající energií dopadu elektronů na vzorek strmě roste povrchová citlivost zobrazení, poněvadž hloubka průniku elektronů se s energií zkracuje rychleji než lineárně. Studujeme-li pokrytí povrchů tenkými vrstvami, pak rychlé elektrony zviditelní nanejvýš otvory a praskliny ve vrstvách, zatímco pomalé elektrony bezpečně diagnostikují přilnavost vrstev a veškeré další detaily.

Pomalými elektrony lze měřit jak hustotu dopantu v dopovaných obrazcích polovodičových struktur, tak zajistit vysoký kontrast těchto obrazců pro měření jejich kritických rozměrů. Mikrosnímky sejmuté při energii elektronů ve stovkách eV vykazují kontrast úměrný hustotě dopantu, jehož absolutní stupnici lze kalibrovat na zkušebním obrazci. Obrazce dopované na vodivost p-typu jsou ve snímcích vždy světlé. V oblasti jednotek eV se projevuje dynamický mechanismus poskytující extrémně vysoký kontrast obrazců řiditelný dávkou elektronů.

Jestliže při energii elektronů ve stovkách eV vzniká krystalografický kontrast díky kanálování dopadajících elektronů mezi sloupci atomů v krystalové mřížce, jinou možností je využít odrazu extrémně pomalých elektronů na elektronické struktuře materiálu, ovládané zákony kvantové fyziky pevných látek. Tento přístup dokonce nabízí principiální možnost přímo zjistit krystalovou orientaci zrna na základě změn jeho jasu při měnící se energii dopadu elektronů, jak bylo ověřeno srovnáním s konvenční metodou difrakce rychlých odražených elektronů.