Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


Сравнение эффективности различных детекторов сканирующего электронного микроскопа «MIRA-LMH» для исследования микроструктуры наноматериалов

Д.С. Кулешов, А.В. Блинов, А.А. Блинова, М.А. Ясная, Д.Г. Маглакелидзе, О.К. Вишницкая

ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»

DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.250

Оригинальная статья

Аннотация: На первом этапе были синтезированы объекты исследования – диоксид кремния методом Штобера, где в качестве прекурсора использовали тетраэтоксисилан, и нанокомпозит ZnO–Au золь-гель методом с использованием в качестве прекурсора 2–водного ацетата цинка. На втором этапе, микроструктуру и морфологию полученных образцов исследовали методом растровой электронной микроскопии на сканирующем электронном микроскопе «MIRA-LMH» фирмы «Tescan» с применением как классического детектора вторичных электронов, так и дополнительных детекторов – внутрилинзового детектора вторичных электронов и детектора отраженных электронов. В результате исследований установлено, что при использовании детектора вторичных электронов получаются изображения с топографическим контрастом и практически без шумов. При использовании внутрилинзового детектора вторичных электронов создаются изображения только материального контраста, без влияния рельефа поверхности. Также использование данного детектора позволило получить высококачественные изображения с большим разрешением на расстоянии от образца 5 мм. При использовании детектора отраженных электронов с рабочим расстоянием до образца 8 мм и увеличении разрешающей способности микроскопа, полученные изображения имеют низкий контраст границ, но представляют композиционную информацию с высокой чувствительностью. Таким образом, установлено, что внутрилинзовый детектор вторичных электронов, с рабочим расстоянием до образца 5 мм, является оптимальным для получения четких изображений микроструктры поверхности наноматериалов при многократном увеличении.

Ключевые слова: диоксид кремния, нанокомпозит ZnO–Au, сканирующая электронная микроскопия, детекторы, микроструктура

  • Кулешов Дмитрий Сергеевич – инженер научно-исследовательской лаборатории физико-химических методов анализа научно-лабораторного комплекса чистых зон физико-технического факультета, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
  • Блинов Андрей Владимирович – к.т.н., доцент кафедры физики и технологии наноструктур и материалов физико-технического факультета, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
  • Блинова Анастасия Александровна – к.т.н., доцент кафедры физики и технологии наноструктур и материалов физико-технического факультета, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
  • Ясная Мария Анатольевна – к.т.н., доцент кафедры физики и технологии наноструктур и материалов физико-технического факультета, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
  • Маглакелидзе Давид Гурамиевич – студент 2 курса кафедры физики и технологии наноструктур и материалов физико-технического факультета, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
  • Вишницкая Ольга Константиновна – студент 1 курса кафедры физики и технологии наноструктур и материалов физико-технического факультета, ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»

Ссылка на статью:

Кулешов, Д.С. Сравнение эффективности различных детекторов сканирующего электронного микроскопа «MIRA-LMH» для исследования микроструктуры наноматериалов / Д.С. Кулешов, А.В. Блинов, А.А. Блинова, М.А. Ясная, Д.Г. Маглакелидзе, О.К. Вишницкая // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2021. — Вып. 13. — С. 250-262. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.250.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Stokes, D.J. Recent advances in electron imaging, image interpretation and applications: environmental scanning electron microscopy / D.J. Stokes // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. – 2003. – V. 361. – I. 1813. – P. 2771-2787. DOI: 10.1098/rsta.2003.1279.
2. Baer, D.R. Surface characterization of nanomaterials and nanoparticles: Important needs and challenging opportunities / D.R. Baer, M.H. Engelhard, G.E. Johnson et. al. // Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. – 2013. – V. 31. – I. 5. – P. 050820-1-050820-34. DOI: 10.1116/1.4818423.
3. Donald, A.M. The use of environmental scanning electron microscopy for imaging wet and insulating materials / A.M. Donald // Nature materials. – 2003. – V. 2. – №. 8. – P. 511-516. DOI: 10.1038/nmat898.
4. Newbury, D.E. Elemental mapping of microstructures by scanning electron microscopy-energy dispersive X-ray spectrometry (SEM-EDS): extraordinary advances with the silicon drift detector (SDD) / D.E. Newbury, N.W.M. Ritchie // Journal of Analytical Atomic Spectrometry. – 2013. – V. 28. – I. 7. – P. 973-988. DOI: 10.1039/C3JA50026H.
5. Zhao, T.T. Revealing correlation of core‒rim structures, defects and stacking-faults in SiC ceramics by integrated scanning electron microscopy / T.T. Zhao, H. Gu, X.-H. Wang et.al // Journal of the European Ceramic Society. – 2021. – V. 41. – I. 1. – P. 204-212. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2020.09.019.
6. Гвозденко, A.A. Компьютерное квантово-химическое моделирование поликомпонентной системы SiO2–MexOy / А.А. Гвозденко, А.В. Блинов, М.А. Ясная и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов.– 2020. – Вып. 12. – C. 394-404. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.394.
7. Kołodziejczak-Radzimska, A. Zinc oxide – from synthesis to application: a review / A. Kołodziejczak-Radzimska, T. Jesionowski // Materials. – 2014. – V. 7. – I. 4. – Р. 2833-2881. DOI: 10.3390/ma7042833.
8. Stutzman, P. Scanning electron microscopy imaging of hydraulic cement microstructure / P. Stutzman // Cement and Concrete Composites. – 2004. – V. 26. – I. 8. – P. 957-966. DOI: 10.1016/j.cemconcomp.2004.02.043.
9. Eres, M.A.F. Archaeometric study on polymetallic remains from the archaeological dig in Lixus (Larache, Morocco) by scanning electron microscopy and metallographic techniques / M.A.F. Eres, F.M. Valle-Algarra, J.V.G. Adelantado et.al // Microchimica Acta. – 2008. – V. 162. – I. 3-4. – P. 341-349. DOI: 10.1007/s00604-007-0926-5.
10. Тимченко, Т.В. Влияние скорости, времени гомогенизации, вида поверхностно-активного вещества на размер и форму наночастиц пентоксифиллина на основе поли-dl-лактид-ко-гликолида / Т.В. Тимченко, А.В. Блинов, А.В. Серов и др. // Фармация и фармакология. – 2017. – T. 5. – №. 2. – C. 177-194. DOI: 10.19163/2307-9266-2017-5-2-177-194.
11. Zhou, W. Fundamentals of scanning electron microscopy (SEM) / W. Zhou, R. Apkarian, Z. L. Wang, D. Joy // In book: Scanning Microscopy for Nanotechnology; ed. by W. Zhou, Z.L. Wang. – New York, Springer, 2006. – P. 1-40. DOI: 10.1007/978-0-387-39620-0_1.
12. Xing, Q. Information or resolution: Which is required from an SEM to study bulk inorganic materials? / Q. Xing // Scanning. – 2016. – V. 38. – I. 6. – Р. 864-879. DOI: 10.1002/sca.21336.
13. Dahmen, T. Feature adaptive sampling for scanning electron microscopy / T. Dahmen, M. Engstler, C. Pauly et al. // Scientific Reports. – 2016. – Vol. 6. – № 1. – Art. № 23350. – 11 p. DOI: 10.1038/srep25350.
14. De Haan, K. Resolution enhancement in scanning electron microscopy using deep learning / K. De Haan, Z.S. Ballard, Y. Rivenson, Y. Wu, A. Ozcan // Scientific Reports. – 2019. – V. 9. – № 1. Art. № 12050. – 7 p. DOI: 10.1038/s41598-019-48444-2.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒