Investigación

Multi–wavelength images detector for micro–cathodoluminescence analysis

E. Pérez–Tijerina*, I. Gradilla**, V. Garcia**, R. Machorro**, M. Avalos–Borja**, and O. Contreras**

* Laboratorio de Nanociencias y Nanotecnología, Facultad de Ciencias Físico–Matemáticas de la UANL, Manuel L. Barragán S/N, Edif. de Posgrado, Ciudad Universitaria, San Nicolás de los Garza, N.L., 66450, México.

** Centro de Ciencias de la Materia Condensada, UNAM, Apartado Postal 2681 Ensenada, 22860 B.C., México.

Recibido el 23 de marzo de 2006
Aceptado el 8 de junio de 2006

Abstract

A novel instrument capable of collecting the entire cathodoluminescence emission spectrum simultaneously with SEM scanning is presented in this work. The cathodoluminescence produced in a standard scanning electron microscope is collected and analyzed. The electronic signal used by the microscope to trigger the electron raster and produce an image is also used by the spectrograph to synchronize spectrum acquisition. At each point in the sample the complete spectrum is acquired. All the data are recorded and saved in an electronic file. With this information it is possible to reconstruct panchromatic and/or monochromatic images of the sample and correlate its optical properties with its microstructure. Instead of an elliptical mirror to collect the light in the conventional CL system, a single optical fiber is used. This new way of acquiring light permits a reduction in the work distance (down to 5 mm) in the microscope, thus achieving a better spatial resolution. Another advantage of this arrangement is that we can simultaneously use other detection modes such as backscattered electrons, x–rays etc. Examples showed here illustrate the capabilities of the instrument.

Keywords: Cathodoluminiscence; spectroscopy.

Resumen

En este trabajo presentamos un novedoso instrumento capaz de colectar el espectro de emisión completo de cátodoluminiscencia, simultáneamente con imágenes de SEM. Se colecta y analiza la cátodoluminiscencia producida en un microscopio electrónico de barrido. La electrónica utilizada por el microscopio para barrer el haz de electrones y producir la imagen es utilizada por el espectrógrafo para sincronizar la adquisicion de espectros. En cada punto de la muestra se adquiere el espectro completo. Todos los datos son grabados y guardados en un archivo electrónico. Con esta información es posible reconstruir imágenes pancromáticas y/o monocromáticas de la muestra y correlacionar sus propiedades ópticas con la microestructura. En lugar de un espejo elíptico para colectar la luz, como en el sistema convencional de CL, se utiliza una sola fibra óptica. Esta nueva manera de adquirir la luz permite una reducción en la distancia de trabajo (menor a 5 mm) en el microscopio, logrando así una mejor resolucion espacial. Otra ventaja de este arreglo es que nosotros podemos usar otros modos de detección simultáneamente como los electrones retrodispersados, rayos X, etc. Se muestran algunos ejemplos para ilustrar las capacidades del instrumento.

Descriptores: Catodoluminiscencia; espectroscopia.

PACS: 78.60.Hf; 07.60.Rd

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Acknowledgments

The authors' thanks to M. Farfan, G. Vilchis, A. Tiznado, Enrique and J. Peralta for their technical assistance. This work was done in part with support from Conacyt–Mexico, under contract 400380–5–G36531–E. We also wish to thank to Durel Corporation for providing the ZnS powder.

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