Universitatea Politehnica BucuretiFacultatea Ingineria i Managementul Sistemelor TehnologiceSpecializarea Ingineria Nanostructurilor i Proceselor Neconvenionale

PRELUCRAREA CU FASCICUL DE ELECTRONI

Anul Universitar2014/2015

CUPRINS

1. GENERALITI..32. GENERAREA FASCICULULUI DE ELECTRONI....43. APLICAII TEHNOLOGICE ALE FASCICULULUI DE ELECTRONI64. CONCLUZII...14

PRELUCRAREA CU FASCICUL DE ELECTRONI

1. GENERALITIPrelucrarea cu fascicul de electroni (Electron Beam Machining EBM), prin performanele tehnologice ridicate, are aplicabilitate att n domeniul micro ct i al nanotehnologiilor fiind utilizat n optica electronic, microelectronic, tehnologia informatic, tehnica nuclear, construcii aeronautice i aerospaiale etc. EBM are o arie tehnologic extrem de vast prin realizarea de: microsuduri de ordinul micrometrilor, debitri de materiale, microguri, frezri, acoperiri de suprafee cu straturi subiri, marcri, trasri, obinerea metalelor pure etc.Utilizarea electronilor dirijai se bazeaz pe fenomenul de emitere a unei cantiti de cldur la impactul dintre electroni i suprafaa materialului supus prelucrrii (bombardament electronic), prin urmare, EBM face parte din categoria tennologiilor neconvenionale termice.n tabelul 1, sunt prezentate unele dintre principalele caracteristici de prelucrrii cu fascicul de electroni:Tabelul 1. Caracteristici ale prelucrrilor cu fascicul de electroni (ioni) i electroeroziuneCaracteristicaPrelucrarea cu fascicul de electroni i ioni

Materiale prelucrateorice materiale

Intensitatea curentului [A]0,03...0,5

Puterea specific [W/cm2] 1011

Mediul de lucruvid (atmosfer neutr)

Productivitatea [mm3/min]20

Dup 1940, se dezvolt bazele teoretice ale EBM, iar n 1957, n Frana, se realizeaz prima instalaie de sudare cu fascicul de electroni. La ora actual firme din SUA ("Temescal"), Frana ("Alcatel" i "Sciaki"), Germania ("Steigerwald", Leybold-Heraeus), Rusia, Japonia etc. produc pe scar industrial instalaii specifice de tiere, sudare, gurire, depuneri de straturi subiri etc. Pe plan mondial, funcioneaz circa 7000 de astfel de instalaii. n Romnia, au fost realizate astfel de instalaii (n special pentru sudare, tratamente termice i depuneri de straturi subiri) la I.F.A., I.C.P.E. Bucureti i I.S.I.M. Timioara.

2. GENERAREA FASCICULULUI DE ELECTRONIPrelucrarea cu fascicul de electroni face parte din categoria procedeelor de prelucrare termice. Sursa termic o constituie un fascicul de electroni concentrat, avnd o vitez i, ca urmare, o energie cinetic mare care bombardeaz componentele de prelucrat. La impactul fasciculului de electroni cu componentele de prelucrat, energia acestuia se transform n cldur i are loc o nclzire local, rapid a materialului prin conducie (fig. 1.a,b). Odat cu creterea puterii specifice a fasciculului profilul zonei se modific (fig. 1.c), la puteri specifice pn la valori de 106 W/cm2 , sub aciunea vaporilor produi se formeaz un tub capilar, nconjurat de un nveli subire de material topit (fig. 1.d). La puteri specifice de 108 W/cm2 , se produce eliminarea exploziv a nveliului topit i o strpungere a materialului pe ntreaga grosime a sa (fig. 1.e). Cele mai multe procese se desfoar n vid, deoarece atmosfera ar provoca o frnare i dispersie a fasciculului.

Elementul primar, care st la baza fenomenelor fizice ce au loc la EBM, este particula elementar cu sarcin negativ, electronul, caracterizat prin: sarcina e- = 1,602 10-19 C; masa me = 9,109 10-31 kg; sarcina specific e-/me=1,759 1011 C/kg. Numrul electronilor dintr-un atom depinde de elementul respectiv i este egal cu numrul atomic din tabelul periodic al lui Mendeleev.Electronii liberi se pot obine prin nclzirea suprafeei unui metal cu o anumit cantitate de energie, care se transfer electronilor, iar acetia prsesc suprafaa metalului, avnd loc aa numita emisiune termoelectronic.Pentru a realiza prelucrarea unei piese cu ajutorul electronilor emii, se impune gruparea acestora ntr-un fascicul dirijat ctre pies i accelerarea acestora n spaiul dintre catodul emitor i anod (care poate fi chiar piesa de prelucrat). Accelerarea se poate face n dou moduri: a) cu ajutorul cmpului electric; b) cu ajutorul cmpului magnetic.

Instalaii de prelucrare cu fascicule de electroniAceste instalaii sunt alctuite, n general, din patru subansamble principale, i anume:1 - dispozitivul de producere a fasciculului de electroni; producerea curentului de emisie a catodului (Ie 0,1 A);2 - subansamblul (instalaia) electric pentru producerea tensiunilor de accelerare, care s conduc la energii ale fasciculului i/sau impulsului corespunztoare procesului de prelucrare;3 - subansamblul electric de comand i reglare; producerea unui curent cu intensitate reglabil (1...4 A) de mare stabilitate, care s acioneze asupra sistemului de deflexie (direcionare, deviere), n vederea realizrii urmtoarelor funciuni principale: focalizarea fasciculului electronic corespunztor diametrului acestuia i distanei de tir (distana pn la suprafaa obiectiv); realizarea deflexiei longitudinale, transversale sau circulare; desfurarea procesului, n regim continuu sau n impulsuri; deplasarea, pe cale mecanic, a tunului electronic sau a piesei, corespunztor celor trei axe de coordonate.4 - subansamblul de realizare a vidului n incinta tunului electronic i camera de lucru (10-2...10-4 Pa).Tunul electronic este subansamblul principal al unei instalaii de prelucrare cu fascicul de electroni, asigurnd principalele funciuni: producerea electronilor liberi, formarea fasciculului de electroni, focalizarea i direcionarea acestuia.Construcia tunului electronic este caracteristic tipului de instalaie i prelucrrii care urmeaz a fi executat, avnd n principal urmtoarele componente (fig.2): catodul termoemisiv 1, ncorporat n catodul 2; anodul de accelerare 3; lentilele electromagnetice 4, necesare pentru focalizarea fasciculului; sistemul de deflexie (deflectorul) 5, pentru dirijarea fasciculului electronic spre piesa de prelucrat 6 i sursa de tensiune nalt 7.

Fig. 2. Construcia unui tun electronicTunul electronic focalizeaz fasciculul n punctul P0 iar bobinele electromagnetice (cu rolul de lentil de focalizare) focalizeaz fasciculul n punctul P1 situat pe piesa de prelucrat. Catozii termoemisivi au rolul de a realiza emisiunea electronic, putnd fi de dou tipuri: cu nclzire direct la temperatura de emisie - pentru cureni de emisie cu intensitatea sub 0,1 A; cu nclzire indirect prin radiaie sau bombardament electronic pentru cureni de emisie cu intensitatea mai mare de 0,1 A.Instalaiile de prelucrare cu fascicule de electroni prezint, n construcia lor, i echipamente speciale de comand pentru poziionarea pieselor n timpul prelucrrii, precum i echipamente pentru reglarea parametrilor electro-tehnologici. Astfel, sistemele de poziionare a piesei, nainte sau n timpul prelucrrii, asigur deplasarea unei mese, pe care este dispus incinta de lucru, prin aciunea unor servomotoare pe cele trei direcii comandate numeric (X, Y, Z). n ceea ce privete reglarea parametrilor de lucru, instalaiile moderne implic autoreglarea, pe baza unor elemente de referin prestabilite (curentul electronilor retrodifuzai, curentul preluat de pies etc.) i acionarea, n vederea restabilirii puterii fasciculului, focalizrii acestuia etc. n cazul utilizrii unor tensiuni nalte de accelerare, de peste 100kV, se impune conducerea proceselor de prelucrare cu circuite nchise de televiziune, din cauza puternicelor emisii de raze X.

3. APLICAII TEHNOLOGICE ALE FASCICULULUI DE ELECTRONILa ora actual, n domeniile de vrf ale industriei de tehnic nuclear, construcii de nave cosmice, electrotehnic, automatic, mecanic fin i n general, n tehnica miniaturizrii i ultraminiatirizrii, anumite tehnologii de prelucrare nu se pot realiza fr utilizarea fasciculelor dirijate de electroni i de ioni.3.1. Sudarea cu fascicul de electroniAceasta constituie principala aplicaie tehnologic a procedeului de prelucrare cu fascicul de electroni superior laserului cu largi aplicaii n: industria cosmic, aeronautic, nuclear, electronic, electrotehnic, a autovehiculelor etc.Prin acest procedeu este posibil realizarea, n condiiile unor indici tehnico - economici superiori, a mbinrilor dintre materiale refractare: titan, wolfram, tantal, zirconiu etc., precum i a unor oeluri nalt aliate, a unor aliaje de aluminiu i nichel, a cuplurilor de materiale cu temperaturi de topire i conductibiliti termice diferite. Datorit faptului c nclzirea n zona de sudare se face prin aciunea fasciculului electronic, pe toat suprafaa zonei, i nu prin conducie, nu se pun probleme de compatibilitate termic, cu att mai mult cu ct exist posibilitatea focalizrii fasciculului asupra materialului cu conductibilitate termic superioar.n cazul formrii de combinaii ale unor materiale diferite, se recomand folosirea unor materiale de adaos corespunztoare, sub form de folie dispus ntre cele dou materiale de baz - de exemplu: folie de Zn pentru sudarea Cu-Al, Ni pentru Mo-oel, Pt pentru Ta-Ni. Cu ajutorul fasciculului de electroni se pot realiza, practic, toate tipurile constructive de suduri - cap la cap, suduri n T, prin suprapunere, circulare, sudarea componentelor cu grosimi diferite, sudarea structurilor metalice de rachete, avioane, nave cosmice etc. n cazul sudrii unor piese circulare, se folosesc construcii speciale, care s permit rotirea piesei, pentru realizarea cordoanelor de sudur pe circumferin, sau chiar tunuri circulare. Datorit dimensiunilor reduse ale cordonului de sudur i a zonelor influenate termic, acest tip de sudare se utilizeaz tot mai mult n industria microelectronicii i electrotehnicii pentru confecionarea diferitelor componente specifice, traductoare, relee etc., iar cele mai noi cercetri au pus n eviden un nou domeniu de aplicabilitate, i anume sudura sub ap.Sudarea cu fascicul de electroni face parte din grupa procedeelor de sudare prin topire. Sursa termic o constituie un fascicul de electroni concentrat, avnd o vitez i, ca urmare, o energie cinetic mare care bombardeaz componentele de sudat. La impactul fasciculului de electroni cu componentele de sudat, energia cinetic a acestuia se transform n cldur i are loc o nclzire local, rapid a materialului. n fig. 1, se arat mecanismul formrii sudurii cu fascicul de electroni i fazele nclzirii materialului. La puteri specifice de 108 W/cm2 , se produce eliminarea exploziv a materialului topit i o strpungere a materialului pe ntreaga grosime a sa, este specific guririi (perforrii) i se evit la sudare. Procedeul de sudare cu fascicul de electroni permite realizarea ntr-o trecere a unor mbinri cu grosimea de 0,05 300mm, funcie de puterea tunului electronic.Principalii parametri la sudarePrincipalii parametri electrotehnologici ai procesului de sudare sunt: tensiunea de accelerare U, curentul fasciculului de electroni I, curentul de focalizare If, frecvena oscilaiilor fasciculului de electroni fi, diametrul fasciculului d, distana de tir dt, distana focal df, unghiul de deflecie , presiunea n camera tunului Pt, presiunea n camera de lucru Ps natura materialului de baz. Caracteristicile tehnologice principale ale sudurii sunt: a) viteza de sudare, Vs, se determin prin cercetri experimentale. Obinerea acestor valori pe cale experimental, sunt frecvente n tehnologia construciilor de maini, satisfcnd necesitile practice de proiectare a proceselor tehnologice. b) ptrunderea sudurii, pc) limea sudurii, b este influenat n msur redus de tensiunea de accelerare i crete cu mrirea curentului fasciculului. Limea sudurii la suprafaa componentei este legat de diametrul fasciculului de electroni n focar prin relaia aproximativ:b d8b (1)unde: d diametrul fasciculului de electroni.3.2. Topirea cu fascicule de electroniTopirea materialelor metalice cu fascicul de electroni se ntlnete sub dou forme, i anume: topirea zonal (local) i topirea masei de metal. a) topirea zonal, reprezint o tehnic ce se aplic materialelor refractare, n scopul purificrii lor chimice sau n scopul ca dintr-un material policristalin, n, s se obin un singur cristal de dimensiuni mari sau pentru ambele scopuri simultan; b) topirea masei de metal, reprezint tehnica prin care masa de metal este topit, n nite cuptoare speciale folosind drept surs unul sau mai multe tunuri electronice, n vederea obinerii de lingouri sau semifabricate. Datorit faptului c procedeul de topire cu fascicul de electroni are loc n vid, metalele obinute au un procent de impuriti foarte sczut, randamentul energetic fiind mult superior celui realizat prin metodele clasice (cuptoare cu arc sau inducie).

3.3. Gurirea cu fascicul de electroniFolosirea EBM ca metod de prelucrare a gurilor permite obinerea unor caracteristici superioare tehnico-economice, n special la prelucrarea microorificiilor cu diametre n domeniul micronic, executate n piese de tip lagre, filiere, injectoare, site, reele etc., realizate din materiale dure i extradure - corund sintetic, rubine, safire, materiale refractare, sticl etc.n cazul acestui procedeu, eliminarea materialului topit are la baz fenomenul de sublimare, adic transformarea direct din faza de solid n faz de vapori. Diametrul gurii prelucrate depinde de mrimea timpului de impuls. Astfel, pentru diferite materiale, dependena diametrului gurii prelucrate funcie de mrimea timpului de impuls este prezentat n fig.3. Mrimea diametrului gurii prelucrate este dependent de adncimea de ptrundere (), a fasciculului electronic conform fig.4, corelaia dintre cei doi parametrii fiind dependent i de materialul prelucrat.

Fig.3. Dependena diametrului gurii prelucrate de timpul de impuls

Fig.4. Dependena diametrului gurii prelucrate de adncimea de ptrundere

Principalii parametri la gurirePrincipalii parametri electrotehnologici ai procesului de gurire sunt aceeai ca i la procesul de sudare cu deosebirea c, n locul frecvenei oscilaiilor fasciculului de electroni este vorba, n cazul guririi, despre durata impulsului i pauza dintre impulsurile fasciculului de electroni. Caracteristicile tehnologice principale ale gurii sunt: a) volumul de material ndeprtat;b) diametrul gurii;c) adncimea gurii.

3.4 Obinerea straturilor subiriPrincipiul care st la baza acestui tip de prelucrare este cel al condensrii controlate n vid a vaporilor de metal topit.Proprietile stratului depus depind de calitatea suprafeei suportului, care trebuie s fie perfect curat de orice impuriti, operaie care se execut n vid, la temperatura de 500...850 C, cu ajutorul fasciculelor de ioni. Procedeul de acoperire a suprafeelor cu ajutorul fasciculului de electroni are o larg aplicabilitate, n special n industria electronic, n tehnica circuitelor integrate (cablaje), avnd o productivitate mare. Se pot realiza, astfel, suprafee cu dimensiuni de 1 ...20 m2, ntr-un timp foarte scurt de 10-5...10-2 s, densitatea de putere a fasciculului utilizat fiind de 106...108 W/cm2.

3.5 Aplicaii n domeniul microscopieiO importan deosebit o prezint fasciculul de electroni n construcia microscoapelor electronice cu puteri de mrire de peste 106 ori, n analiza de spectroscopie a diferitelor materiale etc. Capacitatea de mrire a unui microscop optic (2000:1 sau mai mult cu mai multe sisteme de lentile) este limitat de lungimea de und a luminii n domeniul vizibil.Un microscop electronic utilizeaz fasciculul electronic pentru a ilumina obiectul de mrit. ntruct radiaia electronic este caracterizat printr-o lungime de und mai mic dect a luminii, microscoapele electronice au rezoluie mult mai mare dect microscoapele optice clasice. Spre comparaie, cea mai mic lungime de und a luminii n domeniul vizibil este de circa 4000 , iar a electronilor este n general 0,5 .Microscopia electronica de baleiaj, cunoscuta si sub denumirea de SEM - Scanning Electron Microscopy - este o tehnica speciala care permite observarea si caracterizarea la scara micro si nanometrica a materialelor solide anorganice sau organice.In interiorul SEM-ului, aria ce urmeaza a fi anlizata sau microvolumul analizat sunt iradiate cu un fascicul de electroni fin focalizat si scanat intr-un rastru pe suprafata. Interactiunea fasciculului de electroni cu materialul iradiat produce o varietate de semnale: electroni secundari, electroni mprastiati, raze X, lumina, etc., semnale a caror analiza ofera un mare volum de informatii despre topografia si compozitia chimica a probei. Cele mai importante semnale sunt electronii secundari, al caror numar (tradus in intensitate a semnalului) este strans legat de diferentele topografice si electronii retroamprastiati a caror rata de emisie este dependenta de numerele atomice (Z) ale elementelor chimice care alcatuiesc probele supuse analizei. In SEM sunt emise de asemenea raze X caracteristice, a caror analiza ofera informatii calitative si cantitative despre compozitia chimica a probei examinate.Un punct forte al SEM-ului este rezolutia inalta ce poate fi obtinuta valori ale rezolutiei de 1-5 nm au devenit uzuale pentru instrumentele contemporane.O alta trasatura importanta a microscopului electronic, si de asemenea un avantaj major fata de microscopia optica, este cel al unei apreciabile profunzimii de camp, acesta fiind unul dintre motivele aparentei tridimensionale a fotografiilor SEM, aspect ilustrat in fig. 5.

Fig.5 Micrografie optic vs micrografie SEM a unei plachete de siliciu

Microscopul electronic cuprinde urmtoarele elemente componente principale: un tun electronic care emite fasciculul de electroni care bombardeaz mostra i creeaz imaginea sa mrit; lentilele magnetice care creeaz cmpul magnetic necesar pentru direcionarea i focalizarea fasciculului; sistemul de vidare (vacuumare) pentru a evita ciocnirea nedorit a electronilor cu alte particule; sistemul de nregistrare i redare a imaginii produse de fascicul.Exist dou tipuri principale de microscoape electronice: cu transmisie electronic (transmission electron microscope TEM) i cu scanare electronic (Scanning Electron Microscope - SEM). La tipul TEM, fasciculul electronic este direcionat pe obiectul de mrit. O parte din electroni este absorbit sau reflectat de suprafaa obiectului; o alt parte trece prin obiect i formeaz o imagine mrit a mostrei. Prin urmare, mostra trebuie s aib o grosime foarte mic, n mod obinuit, de ordinul 1000 (0,1 m). O plac fotografic sau un ecran fluorescent este plasat n spatele mostrei pentru a nregistra imaginea. Capacitatea de mrire a TEM este de pn la 106 ori. Exemplificarea unei imagini TEM este prezentat n fig.6.

Fig. 6. Transmisia color a unui micrograf electronic care prezint un virus bacteriofagTipul SEM are marele avantaj c nu necesit ca obiectul de mrit s aib grosime redus, prin urmare, pregtirea mostrei nu este necesar. Microscopul digital scaneaz suprafaa mostrei bit cu bit, spre deosebire de TEM care privete o parte mult mai mare a obiectului de mrit. Fasciculul electronic cu diametru redus este reflectat de suprafaa mostrei sau produce emisii electronice secundare. Aceti electroni sunt colectai i numrai de un dispozitiv electronic poziionat sub un unghi adecvat n raport cu suprafaa mostrei. Fiecare punct scanat al suprafeei mostrei corespunde unui pixel pe ecranul unui monitor aparinnd microscopului. Un pixel de pe monitor este cu att mai strlucitor cu ct crete numrul electronilor detectai crespunztor pixelului omolog de pe mostr. Capacitatea de mrire a SEM este mai mare de 105 ori. Spre deosebire de imaginea furnizat de microscoapele optice de putere i de TEM, imaginea produs de SEM are aspect tridimensional.SEM-urile moderne au in marea lor majoritate o structura ca cea prezentata in figura 6. In partea superioara a coloanei electronice se afla amplasat tunul electronic care produce un fascicul de electroni cu energii cuprinse in gama 0,1-30 keV.

Fig 6. Schema functionala a unui SEMPerformantele unui tun electronic pot fi analizate prin masurarea catorva caracteristici fizice ale acestuia: Curentul de emisie IE al unui tun electronic este de ordinul zecilor de A - aproximativ 100-200A pentru catozii termoionici de wolfram si 10-30 A pentru catozii cu emisie in camp. Stralucirea tunului electronic este definita prin analogie cu stralucirea unei surse de radiatie electromagnetica . Ea reprezinta curentul de fascicul din unitatea de arie si din unitatea de unghi solid. Este o marime importanta care are proprietatea de a fi constanta independent de locul in care este masurata in calea fascicolului electronic prin coloana. Diametrul spotului electronic - dp este definit ca diametrul fasciculului de electroni la intersectia acestuia cu proba anlizata. Curentul de fascicul - IP este valoarea curentului electronic dupa trecerea de obiectivul coloanei electronice. Evident, in diferite zone ale coloanei- dupa diversele diafragme de exemplu - curentul de fascicul are valori diferite, el scazand progresiv pana la valoarea sa minima IP. Convergenta fasciculului Dimensiunea sursei este un parametru care se refera la diametrul fasciculului de electroni in crossover, ea fiind de ordinul 50 m pentru filamentele de wolfram si de ordinul nanometrilor pentru catozii cu emisie in camp. Dispersia energetica a electronilor din fascicolul emis se datoreaza diverselor mecanisme de emisie, ea fiind de 3-4 eV in cazul emisiei termoionice si de 0,3-0,7eV pentru emisia in camp. Stabilitatea curentului emis este un parametru important atunci cand SEM-ul este utilizat in aplicatii de litografie cu fascicul de electroni, si mai putin important in activitatile de caracterizare. Timpul de viata este determinat in cazul emisiei termoelectronice de fenomenele de evaporare a catodului care lucreaza la temperaturi inalte. Sursele termoionice de electroni prezinta avantajul de a fi ieftine si de a necesita un nivel de vid relativ scazut. Dezavantajele rezida intr-un timp de viata limitat si o densitate scazuta a curentului emis. Catozii cu emisie in camp sint fire metalice foarte ascutite, incat prezinta o raza la varf de numai 50-100 nm. Cand un astfel de varf este supus unui potential negativ ridicat, campul electric in jurul varfului devine foarte intens si la atingerea limitei de aproximativ 10 V/nm, bariera de potential scade atat de mult si devine atat de ingusta incat unii electroni vor tunela, parasind catodul. Wolframul este materialul preferat pentru utillizarea ca varf destinat emisiei in camp, deoarece prezinta suficienta robustete mecanica, rezistand stresului indus de cimpul electric puternic. Comparativ cu catodul termoionic care prezinta o densitate de curent de 3-5 A/cm2 , catozii cu emisie in camp pot genera densitati de curent de pana la 105 A/cm2 .

Au fost dezvoltate i alte tipuri de microscoape electronice, cum este hibridul cu scanare i transmisie electronic (Scanning Transmission Electron Microscope - STEM) care vizualizeaz atomi singulari n cadrul mostrei. Microanalizatorul electronic de probe (Electron Probe Microanalyser - EPM), este varianta electronic a microscopului care include un dispozitiv de analiz spectroscopic cu raze X. Acesta analizeaz razele X de energie ridicat care sunt emise de mostr atunci cnd este bombardat cu fascicule de electroni. Pe baza faptului c atomi sau molecule diferite pot fi identificai prin analizarea emisiei lor specifice de raze X, analizatorul electronic furnizeaz nu numai imaginea mrit a obiectului, dar i informaii privind compoziia sa chimic.Microscopul de scanare a probelor utilizeaz un palpator care scaneaz mostra pentru a produce o imagine 3D a reelei de atomi sau molecule de pe suprafaa mostrei analizate. Palpatorul este metalic, avnd un vrf extrem de ascuit, cu dimensiuni atomice. O variant a acestui microscop este microscopul de scanare prin tunelare (Scanning Tunnelling Microscope - STM). Inventat n 1981, se bazeaz pe fenomenul fizic cuantic tunelare pentru a furniza imagini detaliate ale unei substane electric conductoare. Palpatorul este apropiat la un interstiiu de ordinul , de suprafaa de scanat, aplicndu-se o tensiune redus ntre cele dou elemente. Datorit interstiiului extrem de mic, apare o scurgere de electroni ntre palpator i suprafaa mostrei, genernd un curent de valoare foarte redus. Mrimea curentului de tunelare depinde de mrimea interstiiului. Prin aciunea mecanismului de scanare, se regleaz permanent mrimea interstiiului dintre palpator i suprafaa probei, pentru a menine constant curentul de tunelare. Traiectoria palpatorului este vizualizat, determinnd astfel, profilul suprafeei scanate. Pe baza scanrilor succesive ale suprafeei, se obine reprezentarea tridimensional computerizat a suprafeei analizate. Un alt tip de microscop pentru scanarea probelor este microscopul atomic de for (Atomic Force Microscope - AFM), care nu utilizeaz curentul de tunelare, prin urmare, materialul mostrei nu trebuie s fie conductor electric.

Fig.7 AFMLa deplasarea palpatorului de-a lungul suprafeei mostrei, electronii din materialul metalic al palpatorului sesizeaz norii electronici aparinnd atomilor din cadrul mostrei. AFM regleaz mrimea interstiiului pentru a menine fora de interaciune constant dintre electronii aparinnd materialelor palpatorului, respectiv mostrei. Un senzor nregistreaz micrile de avans i retragere ale palpatorului i transmite coordonatele poziiilor palpatorului ntr-un computer, care construiete pe aceast baz imaginea 3D a suprafeei mostrei.

4. CONCLUZIIPrelucrarea cu fascicul de electroni are o arie tehnologic extrem de vast prin realizarea de: microsuduri de ordinul micrometrilor, debitri de materiale, microguri, frezri, acoperiri de suprafee cu straturi subiri, marcri, trasri, obinerea metalelor pure etc.Avantajele prelucrrii cu fascicul de electroni sunt realizarea de adncime sudur custur adnc i ngust, compoziia chimic sudur de nalt rezisten mbinri pure, sudate, de bun calitate, sudare metale diferite, cum ar fi cupru i oel inoxidabil, oel i carbura, crom i molibden, cupru, wolfram, crom i cupru, sudarea cu fascicul de electroni poate suda geometrie complex a piesei de prelucrat, realizarea gurilor cu diametre n domeniul micronic, executate n piese de tip lagre, filiere, injectoare, site, reele etc., realizate din materiale dure i extradure, obinerea de straturi subiri, construcia microscoapelor electronice cu puteri de mrire de peste 106 ori.

Bibliografie1. http://www.dumitruneagu.ro/pdf/(6.3.2)APLICATIIale%20FE.pdf 2.http://www.unibuc.ro/studies/Doctorate2011Februarie/Dinescu%20Miron%20Adrian%20-%20Configurare%20la%20scara%20nanometrica%20prin%20litografie%20cu%20fascicul%20de%20electroni/Rezumat_Teza_doctorat_A.%20Dinescu.pdf 3.http://www.mdeo.eu/mdeo/AD/docs/SEM_seminar_2012.pdf4.http://www.mdeo.eu/mdeo/AD/docs/SEM_seminar_2011.pdf 5.Curs Cercetarea experimentala in procese neconventionale, prof.dr.ing. Iulian LUNCAS6. Curs Management in micro si nanotehnologii, prof.dr.ing. Niculae MARINESCU

4