Aplikační sféra

Mikroskopie a analýza velmi čistých povrchů v ultravysoko­vakuových podmínkách představuje pro současné a zejména pro nastupující nanotechnologie nenahraditelný nástroj. ÚPT si postavil vlastní verzi ultravysokova­kuového rastrovacího elektronového mikroskopu pro studium atomově čistých a definovaných, popř. přímo v přístroji připravených povrchů pevných látek. Díky svojí kompletní vypékatelnosti mikroskop pracuje s vakuem v řádu 10–8 Pa, nicméně vzorky jsou pohodlně a rychle vyměňovány vakuovou propustí.

Vhodně kalibrovaný rastrovací elektronovýmikroskop (REM) lze použít také pro kvantitativní zobrazování. Pokud je REM vybaven velmi citlivým prstencovým detektorem pro temné pole (angl. annular dark-field, ADF), jeho signál lze pomocíMonte Carlo simulací použít proměření:

Environmentální rastrovací elektronová mikroskopie (EREM) představuje jeden z moderních vývojových trendů v mikroskopických metodách. Umožňuje zkoumání vzorků živé i neživé přírody v podmínkách vysokého tlaku plynů až 3000 Pa, ve kterých se nejen povrch nevodivého preparátu nenabíjí, ale dokonce lze uchránit vlhký vzorek před vyschnutím. Přístroje EREM přitom umožňují pracovat i ve vakuu pod 0,001 Pa, odpovídajícímu podmínkám pozorování v klasickém rastrovacím elektronovém mikroskopu.

Vzorky pro elektronovou mikroskopii nesmí obsahovat vodu, protože jsou ve vysokorozlišovacím elektronovém mikroskopu vystaveny vysokému vakuu a z mokrých preparátů by se voda bouřlivě uvolňovala. Kromě degradace preparátu by rovněž srážky urychlených elektronů smolekulami vody značně ovlivnily obraz. Proto je nutné biologickýmateriál, který obsahuje vysoké procento vody, před pozorovánímvmikroskopu upravit tak, aby žádnou vodu neobsahoval. Existuje několik přístupů, jak na vodu bohaté preparáty připravit:

Rastrovací mikroskopie pomalými elektrony využívá princip tzv. katodové čočky brzdící elektronový svazek bezprostředně před povrchem vzorku. Elektronový svazek je tedy zformován a zaostřen na vysoké energii a díky tomu stopa dopadajícího svazku určující rozlišení obrazu může zůstat velice malá pro všechny energie elektronů od 15 keV až do 1 eV. Unikátní řešení detektoru nabízí velmi vysokou účinnost sběru signálu a vysoké zesílení i při nejnižších energiích.

Výhody a příklady aplikací:

Tenké vrstvy připravujeme pomocí vysokofrekvenčního magnetronového naprašování na komerčním zařízení LEYBOLD-HERAEUS Z 550. Toto zařízení umožňuje produkovat malé série nebo jednotlivé kusy substrátů s maximálním průměrem 100 mm a tloušťkou 20 mm. Naprašovačka je vybavena třemi magnetrony s průměrem terče 152 mm pro naprašování až tří různých materiálů během jednoho vakuového cyklu. Pro speciální účely je možné přivést na substrát elektrické napětí (tzv. naprašování s předpětím, iontové leptání) a podložku lze před depozicí ohřívat.