Modifikovaný držák standardních silikon-nitridových membrán pro tubus Elstar

0566202 - ÚPT 2023 RIV CZ cze L - Prototyp, funkční vzorek
Řiháček, Tomáš
Modifikovaný držák standardních silikon-nitridových membrán pro tubus Elstar.
[Modified holder for standard silicon nitride membranes for Elstar SEM tube.]
Interní kód: APL-2022-14 ; 2022
Technické parametry: Původní tyč držáku aperturního stripu je opatřena prodloužením o délce cca 45 mm tak, aby silikon-nitridové membrány mohly být umístěny do optické osy tubusu elektronového mikroskopu. Původní zakončení tyče je nahrazeno novým lůžkem na clonky, které je vybaveno třemi kapsami pro umístění membrán standardních rozměrů – kruhový křemíkový čip o průměru cca 3 mm a tloušťce cca 0.2 mm. Kapsy jsou dále vybaveny manipulačními drážkami, které umožňují bezpečné uchopení čipů do pinzety. Krycí plech o tloušťce 0.2 mm upevněný dvěma šrouby zajistí pevné uchycení membrán, zabraňuje jejich nežádoucímu pohybu, přičemž otvory v plechu odpovídají standardizovaným pozicím clon. To umožňuje volbu pozice pomocí manipulačního mechanismu držáku.
Ekonomické parametry: Funkční vzorek realizovaný při řešení grantu, s předpokladem vědeckého využití s vědeckým přínosem i po jeho ukončení. Kontakt: Mgr. Tomáš Řiháček, Ph.D.
Grant CEP: GA TA ČR(CZ) TN01000008
Institucionální podpora: RVO:68081731
Klíčová slova: Scanning electron microscopy * beam shaping * diffraction
Obor OECD: Electrical and electronic engineering

Jednou z metod tvarování svazku v elektronovém mikroskopu je difrakce či fázová modulace elektronové vlny prvkem, který se umístí do tubusu mikroskopu. Často to bývají difrakční mřížky nebo fázové destičky specifických parametrů. Ukazuje se, že pro výrobu těchto struktur je vhodným materiálem silikon-nitrid (Si3N4), který se běžně využívá v prozařovací elektronové mikroskopii jako substrát pro vzorek. Ten je snadno komerčně dostupný ve vyhovující kvalitě. Standardní velikost křemíkové destičky (čipu) s membránou je kruh o průměru 3 mm a tloušťce cca 0.2 mm. Naproti tomu čip se sadou apertur, která se standardně využívá v tubusu Elstar, má obdélníkový tvar cca 9 x 3 mm, čemuž odpovídá design držáku. Výroba membrán tohoto tvaru je zbytečně náročná a zdlouhavá. Aby bylo možné dostupnosti a kvality komerčních membrán s výhodou využít, je třeba držák modifikovat tak, aby jeho tvar umožnil umístění několika těchto čipů a jejich základní manipulaci. Výsledkem vývoje je plně funkční držák, který umožní upevnění tří standardních silikon-nitridových membrán a jejich umístění do požadované polohy v tubusu Elstar. Držák lze dále snadno upravit pro využití v jiných typech tubusu.

Diffraction or phase modulation of an electron wave by an element placed in the column is a common method for a beam shaping in the electron microscope. Diffraction gratings or phase plates are usually used for this purpose. Silicon nitride (Si3N4), which is commonly used as a substrate for specimens in transmission electron microscopy, turns out to be a suitable material for fabrication of these structures. Thus, standard silicon nitride membranes placed on a circular silicon substrate of diameter of 3 mm and thickness of 0.2 mm are easily available in a good quality. On the other hand, the aperture strip used in the scanning electron microscope (SEM) column Elstar have a rectangular shape of dimensions approximately 9 x 3 mm. Fabrication of silicon nitride membranes is unnecessarily time demanding and rather complicated. Thus, the aperture strip holder has to be modified in such a way that its design allows for mounting several circular chips and for their basic manipulation in order to take advantage of a wide availability and high quality of standard silicon nitride membranes. The result of our research is a fully operational holder which is able to carry three commercial silicon nitride membranes that can be therefore placed in a suitable position in the SEM column Elstar. Moreover, the holder can be easily modified for other types of SEM columns.
Trvalý link: https://hdl.handle.net/11104/0337631