كاشف التلألؤ الكاثودي هو كاشف بالمجهر الذري يحصل على بعض خصائص المادة. وفي المقالة التالية شرح حول هذا الكاشف.

كاشف التلألؤ الكاثودي هو انبعاث الضوء عندما يتم إثارة المادة بواسطة شعاع الإلكترون.

التلألؤ الكاثودي في المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) أو المجهر الإلكتروني النفقي الماسح (STEM) هو أداة قادرة على تحديد خصائص المواد المركبة والبصرية والإلكترونية خصائص المادة وربطها بالتشكل والبنية المجهرية والتركيب في الأبعاد الدقيقة والبنية النانوية.

يعد هذا التحليل تقنية تحليل هيكلية وتركيبية قوية يمكنها الكشف عن معلومات قيمة لا يمكن الحصول عليها بواسطة كاشف الإلكترون الثانوي، والتشتت الخلفي، والتحليل الطيفي للأشعة السينية. تتضمن هذه المعلومات تكوين المناطق وبنية الشبكة والضغط أو الضرر الذي يلحق بالمادة. يتميز التصوير بالتلألؤ الكاثودي المعتمد على المجهر الإلكتروني بدقة أعلى بكثير مقارنة بالمجهر الضوئي.

يشير التصوير بالتلألؤ الكاثودي إلى تحليل التلألؤ (الضوء المنبعث أو الفوتون) من مادة تنبعث بسبب الإثارة بواسطة شعاع الإلكترون. يتراوح التألق من الأشعة فوق البنفسجية إلى الأشعة تحت الحمراء.

يحدث التلألؤ عندما يقوم شعاع إلكتروني نشط بإثارة العينة، مما يؤدي إلى إصدار الفوتونات (التألق الكاثودي) للعودة إلى الحالة الأرضية. في أشباه الموصلات، تؤدي عملية الإثارة هذه إلى نقل إلكترون من نطاق التكافؤ إلى نطاق التوصيل، مما يترك فجوة في نطاق التكافؤ. لذلك عندما يتحد هذا الإلكترون مع الثقب مرة أخرى، سينبعث فوتون من شبه الموصل.

تعتمد طاقة الفوتون (اللون) واحتمال انبعاث الفوتون على المادة ونقاوتها وعيوبها. لذلك، لقياس التلألؤ الكاثودي، يمكن فحص جميع المواد غير المعدنية تقريبًا. وللتحقق من بنية الشريط، يمكن فحص أشباه الموصلات والعوازل والسيراميك والأحجار الكريمة والمعادن والزجاج بنفس الطريقة. في المعادن، قد يؤدي إثارة العينة إلى زيادة البلازمون السطحي، ويمكن ملاحظة انخفاض هذا البلازمون السطحي مع مرور الوقت في شكل انبعاث فوتون مضيئ كاثودي.

هيكل كاشف التلألؤ الكاثودي في المجهر الإلكتروني:

الشكل 2 – توصيل كاشف اللمعان الكاثودي بـ SEM

عندما يقوم شعاع الإلكترون بإثارة العينة، فإنه يسبب انبعاث التوهج من المناطق القريبة من سطح العينة. لتجميع هذا اللمعان الكاثودي المنبعث، يتم وضع مرآة فوق العينة، مصنوعة بطريقة خاصة لتوجيه الضوء الخارج من العينة، من الحجرة المفرغة إلى المطياف أو كاشف الفوتون. بالنسبة للعينات الرقيقة مثل عينات TEM، عادةً ما يتم وضع المرايا أعلى وأسفل العينة لتجميع الضوء من جانبي العينة. >

عندما يتم مسح شعاع الإلكترون على العينة، فمن الممكن الحصول على خريطة النشاط البصري للعينة.

قد تكون شدة الضوء المنبعث من العينة منخفضة جدًا وعادة ما تتطلب قدر الإمكان توجيه جميع الفوتونات المنبعثة إلى الكاشف. حتى في العينات التي تتمتع بكفاءة عالية في انبعاث الفوتون، تكون هناك حاجة إلى القدرة على جمع الفوتونات واكتشافها بأقل قدر من الفقد البصري لتحقيق أعلى دقة.