บทท 2 ทบทวนวรรณกรรม

2.1 อาวธปนและเครองกระสนปน (Firearms and Their Projectiles) 2.1.1 ความหมายของอาวธปน ตามความในมาตรา ๔ (๑),(๒) แหงพระราชบญญตอาวธปน เครองกระสนปน วตถระเบด ดอกไมเพลง และสงเทยมอาวธปน พ.ศ. ๒๔๙๐ แกไขเพมเตมโดยมาตรา 3 แหงพระราชบญญตอาวธปนฯ (ฉบบท ๓) พ.ศ. ๒๕๐๑ ไดบญญตอาวธปนไวดงน “อาวธปน” หมายความรวมตลอดถงอาวธทกชนดซงใชเครองสงกระสนโดยวธระเบดหรอกาลงแรงดนของแกสหรออดลม หรอเครองกลไกอยางใดซงตองอาศยอานาจของพลงงานและสวนหนงสวนใดของอาวธนนๆ ซงรฐมนตรเหนวาสาคญและไดระบไวในกฎกระทรวง

“เครองกระสนปน” หมายความรวมตลอดถงกระสนโดด กระสนปราย กระสนแตก ลกระเบด ตอรปโด ทนระเบด และจรวด ทงชนดทมและไมมกรดแกส เชอเพลง เชอโรค ไอพษ หมอกหรอควน หรอกระสน ลกระเบด ตอรปโด ทนระเบด และจรวด ทมคณสมบตคลายคลงกน หรอเครอง หรอสงสาหรบอดหรอทา หรอใชประกอบเครองกระสนปน

ตามกฎกระทรวงฉบบท ๓ (พ.ศ.๒๔๙๑) ออกตามความในพระราชบญญตอาวธปนฯ พ.ศ.๒๔๙๐ ไดกาหนดในกฎขอ 1 ไววา สวนของอาวธปนทมความสาคญใหถอเปนอาวธปน ตามความในมาตรา ๔ (๑) คอ

(๑) ลากลอง

(๒) เครองลกเลอน หรอสวนประกอบสาคญของเครองลกเลอน

4

(๓) เครองลนไก หรอสวนประกอบสาคญของเครองลนไก (๔) เครองสงกระสนปน ซองกระสนปน หรอสวนประกอบสาคญของสงเหลาน

ตามกฎกระทรวงฉบบท ๑๑ (พ.ศ.๒๕๒๒) ออกตามความในพระราชบญญตอาวธปนฯ พ.ศ.

๒๔๙๐ ไดกาหนดไวในขอ ๒ ไววา อาวธปนทนายทะเบยนจะออกใบอนญาตใหได ตองเปนอาวธปน ชนด และขนาด ดงตอไปน

(๑) อาวธปนชนดลากลองมเกลยวทมขนาดเสนผานศนยกลางปากลากลองไมเกน ๑๑.๔๔ ม.ม.

(๒) อาวธปนชนดลากลองไมมเกลยว ดงตอไปน

(ก) ขนาดเสนผานศนยกลางปากลากลองไมถง ๒๐ ม.ม.

(ข) ปนประจปาก ปนลกซอง และปนพลสญญาณ

(๓) อาวธปนทเครองกลไกสาหรบบรรจกระสนเองใหสามารถยงซาได ดงตอไปน (ก) ขนาดความยาวลากลองไมถง ๑๖๐ ม.ม.

(ข) ปนลกซอง

(ค) ปนลกกรดขนาดเสนผานศนยกลางปากลากลองไมเกน ๕.๖ ม.ม.

(๔) อาวธปนชนดไมมเครองบงคบเสยงใหเบาผดปกต

5

(๕) อาวธปนชนดทไมใชกระสนเปนทบรรจวตถเคมททาใหเกดอนตรายหรอเปนพษหรอไมใชเครองกระสนปนทบรรจเชอโรค เชอเพลง หรอวตถกมมนตภาพรงส

2.1.2 ประเภทของอาวธปน เมอแบงตามความยาวลากลองปน แบงได 3 ประเภท คอ 1. ปนสน หรอ ปนพก (Pistol)

คอ ปนทมลากลองสน มดามซงสามารถใชจบถอ และยงไดดวยมอเพยงขางเดยวอยางสบาย ม

ความยาวลากลองตงแต 2 นว, 3 นว, 4 นว, 5 นว, 6 นว ฯลฯ ตามความตองการ สามารถพกพาได

ไมเกะกะ และเปนอาวธปนทใชประกอบอาชญากรรมมากทสดในเวลาน

ปนททาจากตางประเทศ

- ปนพกรวอลเวอร (แบบลกโม)

- ปนพกออโตเมตก

- ปนพกแบบเดอรงเยอร ลากลองมมากกวา 1 ลากลอง

6

- ปนพกประจปาก

- ปนพกอดลม

ปนททาเองภายในประเทศ

- ปนพกรปร คลายไฟแชค ชนด 2 หรอ 3 ลากลอง

าง

- ปนพกรวอลเวอร

7

- ปนพกใชบรรจยงครงละ 1 ครง

- ปนพกประจปาก

ปนพกลกซอง

- ปนพกออโตเมตก

-

8

2. ปนยาว (Rifle)

คอ ปนทมลากลองยาว มพานทาย (ดาม) เวลายงตองจบ 2 มอ มทงทผลตในประเทศและ

ตางประเทศ

ปนยาวททาจากตางประเทศ

- ปนยาวลกซอง

าวลกกรด

ในการกฬาและลาสตว

ปนยาวอดลม

ปนย

ปนยาวไรเฟลใช

9

ปนยาวททาขนเองภายในประเทศ

ปนยาวลกซอง

ปนยาวประจปาก

ปนยาวอดลม

2. ไมมเกลยวในลากลอง มขนาดเกนกวา 20 มม. (ยกเวนปนแกป ปนลกซองและปนยงพล

3. ปนทใชในกจการทหารหรอสงคราม

คอ ปนทนายทะเบยนออกใบอนญาตใหประชาชนมไวในครองครองไมได โดยกฎกระทรวง

ฉบบท 11 (พ.ศ. 2522) ออกตามความในพระราชบญญตอาวธปนฯ พ.ศ.๒๔๙๐

ดงนน อาวธปนทนายทะเบยนออกใบอนญาตใหไมได

1. มเกลยวในลากลองขนาดเกนกวา11.44 มม.

สญญาณ)

3. ปนทยงซาไดและมความยาวลากลองเกน 160 มม.

4. ปนทมเครองบงคบเสยงใหเบาผดปกต

10

5. ปนทใชกระสนบรรจวตถเคม เชอโรค เชอเพลง หรอวตถกมมนตภาพรงสทาใหเกด

เมอแบงตามเกล อง สามารถแบงได 2 ประเภท ดงน

1. ประเ อยงปนแรงอดของแกสจะขบดนใหลก

กระสน นตวออกไปจากปากลากลองทาใหสามารถวงผาน

อากาศอ

ตางๆ

อนตราย หรอเปนพษ

ยวภายในลากล

ภทมเกลยวภายในลากลอง ใชกบกระสนปนลกโดด เม

ปนครดไปกบเกลยวภายในลากลองแลวหม

อกไปตรงตามทศทางทเลง เชน ปนพกรวอลเวอร ปนพกออโตเมตก ปนยาวไรเฟล และปนกล

ตวอยางปนทมเกลยวภายในลากลอง

• ปนพกรวอลเวอร

• นพกออโตเมตก

• ปนยาวไรเฟล

ป

11

• ปนกล

2. ประเภทไมมเกลยวภายในลากลอง ประเภทนใชกบกระสนปนลกปราย ไดแก ปนลกซองซงลากลอง

ภายในเรยบ ไมมรองเกลยวภายในลากลอง โดยมขนาดเสนผานศนยกลางหลายขนาด นอกจากปนลก

ซองแลว กระสนปนลกซองยงถกนามาใชยงในปนไทยประดษฐ ซงปนเหลานไมไดขนทะเบยนตาม

กฎหมายและไมมมาตรฐานเกยวกบขนาดเสนผานศนยกลางภายในลากลองและความยาวลากลองแต

อยางใด

ตวอยางปนทไมมเกลยวภายในลากลอง

• ปนลกซองผลตจากตางประเทศ

12

• นลกซองไทยประดษฐ (ประกอบขนเอง)

• ปนปากกาไทยประดษฐ (ประกอบขนเอง)

• ปนพกรปรางคลายไฟแชค

.2 กระสนปน (Cartridge) ตามทกลาวมาแลวขางตนวา ตามความในมาตรา ๔ (๒) แหงพระราชบญญ รองกระสนปน วตถระเบด ดอกไมเพลง ละสงเทยมอาวธปน พ.ศ. ๒๔๙๐ แกไขเพมเตมโดยมาตรา 3 แหงพระราชบญญตอาวธปนฯ (ฉบบท ๓) .ศ. ๒๕๐๑ ไดบญญตเครองกระสนปนไวดงน

ป

• ปนยาวประจปาก (ปนแกป)

2 ตอาวธปน เคแพ

13

“เครองกระสนปน” หมายความรวมตลอดถงกระสนโดด กระสนปราย กระสนแตก ลกระเบด ตอรปโด มกรดแกส เชอเพลง เชอโรค ไอพษ หมอกหรอควน หรอกระสน

ลกกระสน

ระ

กระสนปนรวอลเวอร กระสนปนออโตเมตก 1. ล ระสนปน (Bullet) คอสวนโลหะรปทรงกระบอกทอยปลายสดของกระสนปนซงเมอเวลา

ยงแลวเป วงไปปะทะกบเปาหมาย สวนใหญของปลายหวกระสนจะมลกษณะกลม (Ball) แตถาเปน

กระสนท นจะม กษณะปลายแหลม อตกลงระหวาง

ประเทศ ารก จะนย n cutting) เพอ

เวลากระ

ทนระเบด และจรวด ทงชนดทมและไมลกระเบด ตอรปโด ทนระเบด และจรวด ทมคณสมบตคลายคลงกน หรอเครอง หรอสงสาหรบอดหรอทา หรอใชประกอบเครองกระสนปน กระสนปนลกโดด กระสนโดด หรอทเรยกกนทวไปวากระสนลกโดดนน มลกษณะทประกอบดวยสวนสาคญ 4 สวนคอ

แสดงภาพสวนประกอบกระสนปนลกโดด

ดนสงกระสน

ปลอกก สน

ชนวน(แกป)

กก

นสวนท

ใชในราชการทหารปลายลกกระส ล ซงเปนไปตามข

าหรบกระสนปนทใชยงแขงขนในก ฬา มใชลกกระสนปลายตด (Clea ส

สนทะลเปาจะเกดรชดเจน เปนการสะดวกในการนบรกระสนทถกเปาเวลาใหคะแนน

14

โลหะทใชทาหวกระสนน อาจเปนตะกวลวนหรอตะกวฉาบโลหะอนเคลอบบางๆ หรออาจเปนตะก อยภายในเปนแกน แลวมเปลอกทาดวยโลหะผสม เชน ทองแดง หรอ นกเกลหมไวอกชนหนงกได ลกกระสนทมเปลอกหมน (Jacket bullets) เรยกวา ลกกระสนเปลอกแขงและถาเปลอกทหม หมมดถงปลายลกกระสนเรยกวากระสนหวแขง (Metal cased bullets) ถาหมไมมด สวนปลายลกกระสนเปนแกนะกวโผลออกมา เรยกวากระสนหวออน (Soft point bullets) ลกกระสนประเภทน เมอไปกระทบกบเปา

แลว ตะกวทอ

ชนดของลกกระสนปน 1. Lead Bullet ลกกระสนปนในปจจบนทมความเรวตนตากวา 2,000 ฟตตอวนาท มกจะทาดวย

ตะกวเพ าะราคาถก และความรอนเนองจากแรงระเบดของดนปนไมทาใหตะกวละลาย แตลกกระสนปน

นนไมไ ทาดวยตะกวลวนๆ เพราะจะออนเกนไป เขาตองใชโลหะอนผสมดวยเพอทาใหแขงขน ซงสวน

หรอ ดบก (Tin)

ล

: 20 ถาใชดนปนแบบ Smokeless Powder เปนตวขบดน สาหรบกระสนปนเลกทวๆ ไปกคงใชตราสว city) ใชตราสว นในระสนป

ว

ตอนจะเยนตว แลวยนทาใหปลายหวกระสนบานออก เกดบาดแผลขนาดใหญได

ร

ด

ใหญตวทใชผสมจะเปนโลหะพลวง (Antimony)

กกระสนปนขนาดเลก เชนปนพกทวๆไป ทโรงงานผลตออกขาย ใชตะกวผสมกบพลวง ลกกระสนปนทอดใชเอง จะใชตะกวผสมกบดบก เพราะงายในการหลอมและหลอลกกระสน สาหรบลกกระสนปนทอดใชเอง โดยใชดนปนแบบ Black Powder เปนตวขบดน ใชอตราสวนของดบก : ตะกว = 1: 15 กใชไดแลว แตมาตรฐานใช ดบก : ตะกว = 1

อ นมาตรฐานเชนเดยวกบ Black Powder คอ 1 : 20 แตถาเปนกระสนความเรวสง (High Veloอ นของ ดบก : ตะกว = 1: 10 สาหรบลกกระสนปนไรเฟลทใช Smokeless Powder เปนตวขบดก นธรรมดา ใชอตราสวนของ ดบก : ตะกว = 1 : 10 หรอ 1 : 12 แตถาเปนกระสนปนแบบ Top

15

velocity Load ใชอตราสวนของ ดบก : พลวง : ตะกว = 5 : 5 : 90 ลกกระสนปนทมสวนผสมดงกลาวนมชอเฉพาะเรยกวา “Type Metal Bullet” ในปจจบนน ลกกระสนปนททาดวยตะกวมลกษณะตอนทายลกกระสนปนอย 5 แบบ คอ

1. Plain Base แบบนกนลกกระสนปนจะเรยบเสมอกน 2. Hollow Base แบบนกนกระสนปนจะเวาเขาหรอกลวงลก 3. Gas Check Base แบบนจะมถวยทองแดงหรอทองเหลองบางๆหมกนลกกระสนปนไว เพอปองกน

re บดวยสงกะส (Zinc) เพอเปนตวปองกนไมให

มรอนและยงทาหนาทเปนตวลางเอาเศษ

5. ของ

จะเปนตะกวลวน ไมมพลวงหรอดบกผสมเลย

ทม แททจรงแลวไมใช Jacket เปนเพยงตะกวชบดวยโลหะทองแดงเพยงบางๆ เทา

num และ .44 Magnum เปนตน ตถ

ดเหหรอนกเ ญทาดวย ทองแดง 90% , ดบก 5% , และสงกะส 5

ตะกวสวนกนละลายเนองจากความรอน ในกระสนปนแบบ High Temperature and Pressu4. Zinc Washer Base แบบนสวนกนลกกระสนปนจะช

ตะกวบรเวณกนและขางลกกระสนปนละลายเนองจากควาตะกวทตดอยภายในลากลองปนเดมออกไปอกดวย Short or Half Jacketed แบบนม jacket หมกนลกกระสนปนสงขนมาประมาณ 1/4 หรอ 3/4ความสงของลกกระสนปน ทาหนาทปองกนไมใหตะกวทกนและขางลกกระสนปนละลายตดลากลองปนเชนเดยวกน ลกกระสนปนในแบบท 4 และ 5 สวนทเปนตะกว

และทง 2 แบบไมตองมตวหลอลน แต 3 แบบแรกตองมตวหลอลน มลกกระสนปนททาดวยตะกวแบบหนง ซงถาดเพยงผวเผนแลวดเหมอนวาเปนลกกระสนปนแบบ

Jacket ทองแดงหม แตนน สามารถใชเลบหรอของแขงขดเอาอกได ในปจจบนจะพบไดในกระสนปนบางยหอบางขนาด

เชน ขนาด .22 Short, .22 Long Rifle, .38 Special, .357 Magว ประสงคกเพอปองกนไมใหตะกวละลายตดลากลองปน และยงทาใหแลดสวยงามนาใชกวาลกกระสนปนททาดวยตะกวธรรมดาอกดวย เรยก Lubaloid

2. Jacketed Bullet เปนลกกระสนปนทมโลหะหมแกนตะกวหรอแกนเหลกไวอกชนหนง ทาใหมอนวาลกกระสนปนนนทาดวยโลหะทเหนลวนๆ โลหะทหมอยภายนอกเรยกวา Jacket สวนแกนตะกวแกนเหลกภายในเรยกวา Core ในสมยเรมแรกทม Jacket Bullet นนตว Jacket ทาดวยทองแดงผสมกลในอตราสวนตางๆ กน แตในปจจบน Jacket สวนให

% บางชนดทาดวยเหลกชบนกเกล หรอชบทองแดง, แบบใหม

ลายมน

ลาสดทาดวยอลมเนยม สาหรบ Core นนทาดวยตะกวลวน หรอบางทอาจทาดวยเหลกกได

ลกกระสนปนมชอเรยกแตกตางกนมากมาย ทงนขนอยกบรปรางลกษณะของลกกระสนปนนนๆ ตวอยางเชน Lead Bullet ลกกระสนปนแบบนมเพยงไมกแบบเชน 1. Round Nose (RN) เปนลกกระสนธรรมดาทวๆไปป

16

2 Semi-Wad Cutter (SWC) เปนลกกระสนปนทมสวนปลายทพนปลอกกระสนออกมามขนาดเลกกวาสวน

. ใหญทอยในปลอกกระสน และสวนปลายตดตรงไมมน

. มอปากปลอกกระสนปนและปลายตดตรง บ Round Nose แตทสวนปลายสดจะม

ละแบบถกผลตข อความมงหมายในการทาลายเปาหมายใหไดผลดทสด ในทนจะขอยกตวอยางเปนบางแบบ

. งหมดปลายมนบางทเรยกวา Metal

. Jacketed Hollow Point (JHP) เปนลกกระสนปนทม Jacket หม แตสวนปลายมรเจาะเขาไปในเนอของ Core ลกพอควร

มร

3 Wad Cutter (WC) เปนลกกระสนปนทสวนปลายสนเส4. Hollow Point (HP) เปนลกกระสนปนมลกษณะคลายกบแบ

รเจาะลกลงไป พบไดงายในกระสนปนลกกรด ขนาด .22 Short, .22 Long Rifle

Jacketed Bullet ลกกระสนปนแบบนมลกษณะการหมของ Jacket บน Core หลายแบบแตนเพ

1 Full Metal Jacket (FMJ) เปนลกกระสนปนทม Jacket หมท

Case Bullet 2

3. Jacketed Solf Point (JSP) เปนลกกระสนปนทม Jacket หมเกอบหมดทงลกเวนตอนปลายสดเปนตะกวไม

17

4. Pointed เปนลกกระสนปนทม Jacket หมหมด และปลายแหลม Metal Piercing (MP) หร5. อ Armour Piercing (AP) เปนลกกระสนปนทใชยงเจาะเกราะ แบบ

าสวนอนๆประโยชนใชยงทะลเกราะออนหรอทเรยกวาเสอเกราะ

แหลม Jaมากสามแผนวตถ

1. Flat Base แบบนกนกระสนปตลอดเสมอกน

2. Boat Tail แบบนกนลกกระสนปตอนใกลกนจะสอบเขาหากนเลกนอย คอสวนกนลกกระสนปนจะเลกกวาตอนกลางของลกกระสนปน

ส นกนทเลกลงของลกกระสนปนแบบ Boat Tail มประโยชนในการลด Air drag คอลดการเสยดสของอากาศกบลกกระสนปนเมอใชยงออกไป ทาใหลกกระสนปนแบบ Boat tail สามารถยงไปไดไกลกวา และมวถ นแบนราบดกวาลกกระสนปนแบบ Flat Base ในเมอมความเรวตนเทากน

ล นแบบ Jacked Bullet เพราะถาเปนแบตดคางอยภายในลากลองปน อน อความแมนยาของปนนน

ทล แบบอาจมหลายรองในลกเดยวLead Bullet ใชสาหรบใสส เปนพวกขผงหรอไขมน ทาหนาทหลอลนลกกระสนปนใหวงผานลากลองปนไปไดสะดวกขน แตสาหรบ Jacketed Bullet แลวรองดงกลาวทาหนาท

MP เปนกระสนปนเลกเชนปนพกทวๆไป สวนปลายของลกกระสนปนจะแหลม Jacket ทหมสวนปลายนจะมความหนากวและแผนวตถหรอโลหะทมความหนาไมมากนก

สาหรบแบบ AP เปนกระสนปนทใชกบปนทางการทหาร สวนปลายของลกกระสนปนจะcket เปนทองแดงหรอเหลกชบทองแดง สวน Core จะทาดวย Tungsten Carbine ซงมความแขงารถเจาะทะลเกราะเหลกไดวตถประสงคเพอใชยงทะลยานยนตหมเกราะของทหาร หรอยงทะลหรอโลหะทมความหนามากๆได

ส

ว กนของลกกระสนปนแบบ Jacketed Bullet ม 2 แบบ คอ

นจะเรยบเสมอกน และดานขางลกกระสนปนกตรง

นจะเรยบเสมอกนเชนกน แตดานขางลกกระสนปน

ว

กระสกกระสนปนทมความเรวตนตงแต 2,000 ฟตตอวนาท ขนไป จะตองเปบ Lead Bullet จะทาใหสวนกน และผวดานขางของลกกระสนปนละลายไดทาใหมตะกว

ทาใหเกดผลเสยตกกระสนปนดานขางสวนใหญจะมรองอยโดยรอบ ในลกกระสนปนแบบ Lead Bullet บาง

แตใน Jacketed Bullet แลวถามกมเพยงรองเดยวเทานน รองดงกลาวนใน ารหลอลนลกกระสนปน ซง

18

สาหรบยดป

2. ป

ทาดวยทองเหลองคณภาพด

3. ดนสงกระสนปน (Gun Powders) เปนของแขงซงเมอเกดการลกไหมจะใหแกสปรมาณมากใน

ลาอนสน ความเรวในการเผาไหมของดนปนเปนสงสาคญ ดนปนในปจจบนม 3 แบบคอ

3.1 ดนดา (Black Powder) เปนตวขบลกกระสนปนชนดแรก ประกอบดวย ดนประสว 75%

ถานไม 15% กามะถน 10%

Perchlorate,

มอยดวย

ากปลอกกระสนปนใหตดกบลกกระสนปน โดยการบบปากปลอกกระสนปนเขาไปในรองโดยรอบ รองดงกลาวมชอเรยกวา Cannalure นอกจากนยงทาหนาทปองกนความชนไมใหเขาไปในกระสนปนอกดวย

ลอกกระสนปน (Cartridge Case) เปนสวนทหมหวกระสน ภายในบรรจดนปนและแกปกบ

ชนวนไว ปลอกกระสนโดด โลหะทใชทาปลอกกระสนมหลายชนด คอ ทองเหลอง อลมเนยม เหลก

ทองแดง แตทนยมมากทสดคอทองเหลอง กลาวกนวา ปลอกกระสนปนท

สามารถนากลบไปอดกระสนปนยงใหมไดอกประมาณ 3-4 ครง

เว

3.2 ดนดาแบบใหม (Pyrodex)

Sodium Benzoate, Dicyandiamide (1-Cyanoguanidine) และยงม Dextrine, Wax และ

Graphine จานวนเลกนอยผส

มสวนผสมอนเพมเตมเขามาอกคอ Potassium

19

3.3 เดยว เรยกวา แบบ Single Base แตถาตองการแบบท

roglyce กน

วในการเผาไหมมากนอยเพยงใด แบบนเรยกวา Double Base

Ball

4. แกป (Pr รงจานทายของปลอกกระสน เมอเวลายงปนหรอลนไกปน เขมแทงชนวน

จะกระแทกตรงจาน ปลอกกระสน ทาใหแกปเกดระเบด และจดระเบดไปยงดนปนทอยภายใน

ปลอกกระส เมอดนปนระเบด กจะขบดนหวกระสนใหวงออกจากลากลอง

ดนควนนอย (Smokeless Powder) เปนตวทมคณภาพสงกวาดนดามาก ททาจาก

สารประกอบ Nitrocellulose เพยงอยาง

มแรงระเบดสงขนกใช Nit rine ผสมเขากบ Nitrocellulose ในอตราสวนตางๆ

แลวแตความตองการความเร

ดนควนนอยมรปรางตางๆ ดงน

• Flake

• Disc

• Tabular

•

imers) อยต

ทายของ

น

20

กระสนปนลกซอง (Shotshell)

กระสนปนลกซองหรอเรยกวากระสนปราย จะมสวนสาคญดงตอไปน

ลกกระสนปราย

หมอน

ดนสงกระสน ชนวนหรอแกป

กระสนปนลกซองมสวนประกอบภายในผดไปจากกระ ทปลอกกระสนปนม

นาดใหญ แตลกกระสนปนทบรรจมขนาดเลกและมจานวนมาก จงจาเปนตองมสวนทมากนมใหดนปนกบ

ลกกระสนปนทบรรจปนกน และตองมตวปดปากปลอกกระสน จง เกดแรงอดของแกสเพอขบดน

กกระสนไปสเปาหมายได

เนองจากปลอกกระสน

าแผนกระดาษหลายๆ

ผนทากาวตดกน อดใหแนน นาไปอาบดวยไขหรอพาราฟนปองกนความชน และนาไปตดตามความยาวท

สนปนทวไป ตรง

ข

จะทาให

ล

ในสมยเรมแรกปลอกกระสนปนลกซองทาดวยโลหะทองเหลอง แต

ปนขนาดใหญ และทองเหลองราคาแพง ตอมาจงไดนากระดาษมาใชแทน โดยการน

แ

21

ตองการ ปลอกกระสนปนลกซองมดวยกน 2 แบบ คอ Low-Base ใชกบดนปนทมความแรงตา ทาให

ตองการมทวางสาหรบใสดนปนมาก, High-Base ใชก ดนปนทมความแรงสงกวา ทาใหตองการทใสดนปน

นอยลง

ปากปลอกกระสนปนทาอยดวยกน 2 แบบคอ Rolled Crimp จะมแผนกระดาษหรอแผน

พลาสตกปดปากปลอกกระสนไว, Folded crimp or Star crimp ก

เพราะตวปลอกกระสนเองถกมวนพบลงมายาวพอทจะป

d) หมอนสงกระสนน

จะทาหนาทเ นปนระเบด เพอขบดนลกปรายทงหมดใหวงออกไปสอากาศ ถดจากหมอนสงกระสนเขา

มากเปนดนป งเรยกวา หมอน

รองดน ตรงฝาทองเหล น เพอจดระเบด

เวลาเข

บ

ไมตองมอะไรมาปดปากปลอกกระสนอ

ดปากปลอกกระสนทงหมด

จากบรเวณลกปรายเขามา ภายในกระสนปนจะมแผนสกหลาด หรอกระดาษแขง เปนแผน

กลมเรยงซอนกนเปนตวกนระหวางลกปรายกบดนปน เรยกวา หมอนสงกระสน (Wa

มอด

น ระหวางดนปนกบฝาทองเหลองมแผนสกหลาดหรอกระดาษกนอกชนหน

องทายกระสนมแกปและฝาครอบแกปตดอยโดยตอชนวนไปถงดนป

มแทงชนวนกระแทกทแกป

22

2.3 การเกดเขมาปน โดยทวไปเมอเกดการยงปน จะทาใหแกประเบด อณหภมจากสงแวดลอมจะกลายเปน 1500 – 2000

0C และความ0

ดนจะเปลยนจาก 14 psi เปน 1400 psi และเมอดนสงกระสนระเบด อณหภมจะสงขนเปน 3600 C และมความดนถง 40,000 psi จากอณหภมนจะทาใหโลหะทเปนสวนประกอบของแกปปนหลอมละลายเปนไอดงแสดงในตารางดานลางสาหรบโลหะสาคญทมในแกปปน

ธาตโลหะ จดหลอมเหลว (Mp) 0C จดเดอด (Bp) 0C ตะกว (Pb) 327 1620 แบเรยม (Ba) 725 1130 แอนตโมน (Sb) 630 1380

เมออณหภมลดลง ไอของแตละธาตจะแขงตวเปนอนภาค จากการทมความดนสงขนนนในกรณปน

พกรวอลเวอร จะมชองวาง (Physical gap) ระหวางผวหนาของรงเพลงและสวนทายของลากลอง (ไมเชนนนลกโมปนจะหมนไมสะดวก) ดงนนกจะมการรวของ Propellant gas ทจดนเมอมการยง ชองวางนจะแคบทสดถง 0.0015 นว และกวางทสดถง 0.006 นว สวนกรณปนพกออโตเมตก เขมาปนจะออกมาทาง Ejection port และเมอ Slide ถอยหลงกจะนาเขมาปนมาดวย ทาใหตดบรเวณระหวางนวหวแมมอกบนวชมาก สวนเขมาปนทพนออกมาทางปากกระบอกปนนน กมผลทจะปลวไปตดทมอไดอยแลว

สวนสารประกอบไนไตรทนนจะเกดขนเมอสวนประกอบสาคญของดนปนไมวาจะเปนดนดา , ดนควนนอย หรอดนระเบดบางตว เกดการลกไหม (Decomposition) แลวสงทเหลอบางสวนคอสารประกอบ

23

Nitrate และ Nitrite (Nitrite – base compound) ซงจะยงคงอยทลากลองปนและตดทเสอผาของผเสยหาย

เหตผลทกลาว

ณะของผลทออกมาเปนภาพ3มตทาใหเปนสวนลก-ตน ของตวอยางทตรวจสอบไดอยางชดเจนนกวทยาศาสตรแทบทกสาขาไดอทศเวลาหาวธการประดษฐคดคนทดลองและปรบปรง จนไดมาซง

าการประดษฐกลองงผานตวอยาง(SEM)ในปค.ศ.1931โดยนกฟสกสชาวเยอรมน2คนชอ

และผตองสงสย

2.4 กลองจลทรรศนอเลคตรอนแบบสองกราดและอปกรณวเคราะหธาตดวยรงสเอกซ 2.4.1 ววฒนาการของ SEM กลองจลทศนอเลกตรอนแบบสแกน(SEM)เปนอปกรณชวยสายตาแบบใหมทมความคลองตวมากทสดชนดหนง ซงมประโยชนตอการตรวจสอบลกษณะหรอรายละเอยดของตวอยางดวยแลวในตอนตนวาSEM กาลงไดรบความนยมอยางสงมากเพราะความสามารถหรอสมรรถนะของอปกรณชนดนในการตรวจศกษาตวอยางขนาด ใหญใหภาพโดยมรายละเอยดสงสามารถแยกรายละเอยดในระดบทกลองจลทศนธรรมดาไมสามารถจะแยกไดคอสามารถ แยกของสองอยางทอยระหวางกน5-6nanometersไดอยางชดเจนลกษ

อปกรณสมยใหมทนกวจยคนควาทางดานนยอมรบโดยไมมขอโตแยงใดๆภายหลงจจลทศน อเลกตรอนแบบลาแสErnstRuakaและMaxKnollตอมา มนกวทยาศาสตรอก2ทานสนใจหาทางปรบปรงใหอปกรณนมประสทธภาพในดานกาลงขยายและรายละเอยดภาพชอ JamesHillierและAlbertF.PrebusไดพยายามปรบปรงTEMขณะนนนกวทยาศาสตรทงสองกลมไดพบคณสมบตหนงของ ลาแสงอเลคตรอนปฐมภม(primaryelectron)คอทนททอเลกตรอนปฐมภมกระทบตวอยางกจะเกดประจอเลกตรอนชนดใหม ทใหชอวาอเลกตรอนทตยภม(secondaryelectron)ออกมาซงสญญาณเหลานสามารถรวบรวมจากแตละจดทอเลกตรอนปฐมภม กระทบตวอยางแลงแปลงใหเปนภาพใหปรากฎบนจอแกวซงมลกษณะคลายจอโทรทศน(cathoderaytube)หรอเรยกยอๆ วาCRT1ปใหหลงTEMไดรบการปรบปรงให

อยปรา

อง

ดขนโดยVonArdenneไดประดษฐขดลวดสแกน(scancoils)ทสามารถผลกหรอ ขบลาแสงอเลกตรอนใหเคลอนไปบนผวของตว างจากจดหนงไปยงอกจดหนงไดสาเรจและสญญานจากแตละจดถก รวบรวมและขยายใหปรากฎเปนภาพในจอCRTภาพท กฎชดเจนขนตอมาในป1942V.K.ZworykinและHillierไดปรบปรง กลองจลทศนอเลกตรอนแบบใหมจนไดชอวาSEMทแทจรงตอมาในป1952C.W.OatleyและD.McMullanไดสรางSEMขนมา อกเครองหนงใชเวลาปรบปรงถง4ปคอในป1952จนไดSEMทมกาลงแจกแจงรายละเอยดถง50nomometersนบตงแตป 1965การปรบปรงดานอปกรณและวธการเตรยมตวอยางไดเจรญรดหนาไปอยางรวดเรวถงกบมบรษทตางๆซงดาเนนการผลต SEMเพมขนอยางมากอยางทนตาเหนSEMแบบตางๆไดสรางขนมาตามความต การของผใชและการประยกตอปกรณชนดน

24

2.4.1 สวนประกอบพนฐานของ SEM SEM ทวไปประกอบดวยโครงสรางทคลายคลงกนโครงสรางงายๆทเหนไดชดแบงไดเปน2สวนใหญๆ (รปท1-4)คอสวนทมลกษณะะคลายปลองภายในกลวงเรยกวาcolumและสวนทเปนตควบคมระบบไฟฟาทงหมดเรยกวา consoleunitทง2สวนนสารมารถเหนไดชดเพราะเปนลกษณะภายนอกทวไปของSEMจะขาดอยางใดอยางหนงเสยมได เพราะcolumยงประกอบดวยสวนประกอบพนฐานทใหกาเนดอเลกตรอนแลวรวบรวมใหสองไปยงผวของตวอยางทวาง อยภายในชองตวอยางซงอยบรเวณฐานของolumอปกรณซงรบสญญาณทเกดขนภายหลงอเลกตรอนกระทบตวอยางถก จดวางไวอยางเหมาะสมในรเวณนเชนกนสวนภายในconsoleunitซงแผงควบคมระบบควบคมไฟฟาระบบสญญากาศ และระบบายภาพนนประกอบดวยชนสวนของอปกรณไฟฟาทจดไวเปนระบบเชนการควบคมลาแสงอเลกตรอน

ภายใน columจาเปนตองใชปมบงคบทอยบนแผงควบคมของconsoleunitนอกเหนอจากcolumและงSEMแลวSEMยงมสวนประกอบทจาเปนเชนเดยวกบกลอง

cบถ

consoleunitซงเปนสวนทจาเปน สาหรบยจลทศนอเลกตรอนแบบTEMคอระบบทาสญญากาศ (vacuumsystem)ระบบทาไฟฟาแรงสง(highvoltagegenerator)และระบบทาความเยนโดยการหมนเวยนนาเยน (watercoolingsystem)ซงระบบตางๆเหลานสามารถหารายละเอยดไดจากตาราหรอหนงสอทเกยวกบกลองจลทศนอเลกตรอน ทวไปเพอจะใหเขาใจถงระบบการทางานSEMรวมทงการใชและการบารงSEMไดอยางถกตองผใชหรอผทสนใจSEMจา ตองศกษาสวนประกอบพนฐานตางๆของSEMในรายละเอยดเพอใหไดทราบถงทฤษฏหรอการและเหตผลของแตละสวน ทจาเปนสาหรบการใชSEMใหมประสทธผลยงขน

สวนประกอบตางๆ รวมทงระบบภายใน column (A) และ console unit (B) ของ SEM

25

แผนภาพแสดงใหเหนสวนประกอบทสาคญของ SEM ทเปนจดกาเนดของภาพ

สวนประกอบพนฐานของ sem

1. แหลงกาเนดอเลกตรอน(electrongun) อยดานปลายบนสดของColumnซงตอกบสายไฟฟาแรงสงทตอจากถงแปลงไฟฟาแรงสงซงแปลงจาก110voltsหรอ220voltsเปนไฟฟาทมความดนไฟฟาสงคอระหวาง1-30KilovoltsซงเพยงพอสาหรบSEM แหลงกาเนดอเลกตรอนประกอบดวยลวดโลหะTungstenทบดเปนรปตววเรยกวาfilamentและลอมดวยโลหะรปกรวย(Wehneltcylinder) มรอยปลายกรวยเมอกระแสไฟฟาตงแต1000voltsจะไปเขามาสfilamentลวดตววดงกลาวกจะมความรอนสงประจอเลกตรอนกจะกระจาย ออกมาในสภาวะสญญากาศภายในcolumnประจอเลกตรอนซงเปนประจลบจะถกดงดดดวยแผนขวบวก(anodeplate)ทอยดานลางของ electrongunประจอเลกตรอนสวนใหญจะถกดงผานรของกรวยไปยงทศทางทกาหนดคอลงสสนามแมเหลกทสามารถรวบรวมประจ อเลกตรอนทมอยใหเปนลาแสงอเลกตรอนทมความหนาแนนเพยงพอสาหรบฉายงบนตวอยางElectrongunซงมfilamentและWehnelt cylinderอยภายในสามารถ ขยบเขยอนไดดวยสก

ลางหรอตงฉากกบรอสกรทชวยปรบ

ดทมสนามแมเหลกไฟฟาบรเวณแผนanodeเพอจะชวยปรบลาแสงอเลกตรอนใหอยศนยกลางของ สนามแมเหลกในเลนสชดแรกขดลวดดงกลาวเรยกวาaligmentcoilซง

ทาใหลรทอยรอบๆดานนอกelectrongunทงนเพอปรบใหelectrongunอยในแนวตรงได ศนยกสนามแมเหลกของเลนสสนามแมเหลกภายในcolumnในSEMสมยใหมนอกจากจะมปมหelectrongunใหไดศนยแลวยงมขดลว

26

สามารถควบคมและปรบไดตามตองการโดยหมนและปรบปม (alignmentknobs)บนแผงของconsoleunit

ต ls)

ยา

แทงแกวใสประเภท ทอนาแสงในลกษณะของแสงแสงทผานทอแทงแกวนจะเคลอนไปสเครองขยายแสง

เหตทตองปรบelectrongunกเพอจะใหลาแสงอเลกตรอนทเกดขนมความสมบรณเปนรปทรง กระบอกทไมบดเบยวหรอเขวออกไปจากศนยกลางหากมการบดของลาแสงอเลกตรอนออกนอกทศทางอเลกตรอนปฐมภม ( primaryelectron) บางสวนจะถกกนออกไปซงมผลกระทบตอปรมาณของอเลกตรอนทตยภม(secondaryelectron) 2. เลนสควบคมลาแสงอเลกตรอนพรอมขดลวดขบเคลอนลาแสงอเลก รอน (electronmagniclens&scancoi เปนชดอปกรณททางานรวมกนทาหนาทรวบรวมอเลกตรอนปฐมภมใหเปนลาแสงรปกรวยทเลกทสดเทาทจะเปนไดลาแสงดงกลาวไปตกกระทบ บนผวตวอยางและจะใชสนามแมเหลกขบหรอผลกใหลาแสงอเลกตรอนปฐมภมเคลอนไปบนผวตวอยางในแนวทตองการเปนบรเวณ รปสเหลยมจตรสเลนสแตละชดมapertureซงเปนโลหะประเภททองขาวทองเหลองมรปขนาดตางๆกน(50um-400um)และสามารถ เปลยนไดตามขนาดทตองการapertureดงกลาวมกจะจดไวในเลนสแตละชดภายในบรเวณทไรสนามแมเหลกของเลนสapertureเหลานน ทาหนามกาหนดใหลาแสงอเลกตรอนทผานสนามแมเหลกของเลนสแตละชดใหมรปกรวยทสมมาตรapertureของเลนสชดสดทายกอน ทลาแสงอเลกตรอนจะมาสมผสกบตวอยางเปนapertureพเศษเรยกวาobjectiveapertureมไวเพอกลนกรองลาแสงอเลกตรอนใหเปนรปกรวย ขนาดเลกทมความสมมาตรทสดและกาหนดขนาดและปรมาณของอเลกตรอนใหกระทบจดตางๆบนผวตวอยางเพอใหภาพทมความลก มากกวาปกตขดลวดสนามแมเหลกไฟฟาททาหนาทขบเคลอนลาแสงอเลกตรอนปฐมภมใหกราดไปบนผวของตวอยางชนสวนหรออปกรณ นเรยกวาscancoilsซงควบคมโดยระบบไฟฟาและยงควบคมการกราดของลาแสงทเปนเสนในจอรบภาพ(crt)ใหเคลอนทไปในทศทาง และเวลาเดยวกนกบลาแสงอเลกตรอน 3. ชองใสตวอยาง ( specimenchamber ) เปนชองวางใตเลนสสดทายสวนทสาคญของชองใสตวอยางคอฐานวางตวอยางและปมควบคมโดยใชเฟองขนาดตางๆเพอเลอนฐานนใหเลอนไปมาภายในชองตวอยางไดอยางนอย 6 ทศทางฐานวางตวอยางท มสวนประกอบและคณสมบตเหลานเรยกวาgoniometerstage 4. อปกรณรวบรวมสญญาณ ( collector&scintillator ) เปนแทงแกวใสมปลายมลทาดวยพลาสตกฉาบผวดวยอลมเนยมและสวนปลายของแทงนลอมดวยตาขายโลหะทตอกบวงจรไฟฟาประจ+ขนาด30-250โวลทเพอดงดดประจอเลกตรอนทตยภมอนเกดจากปฏกรยา ระหวางประจอเลกตรอนปฐมภมกระทบกบผวของตวอ ง 5. อปกรณสรางภาพและถายภาพ ( imaging&photographicdevices ) ทาหนาทเปลยนแปลงสญญาณทไดรบเปนภาพและภาพทปรากฏบนจอCRTกพรอมทจะทาการบนทกอปกรณสรางภาพประกอบดวยทอนาแสงและเครองขยายและเปลยนสญญาณอเลกตรอน ใหเปนแสงไฟฟาการสรางภาพเรมจากประจอเลกตรอนทตยภมซงประจอเลกตรอนชดนจะถกจบและรวบรวมไวแลวนาส

27

(photomultiplier)ซงจะเปลยนแสงชนดphotonsนไป อเลกตรอนอกครงหนงอเลกตรอนทเกดขนจะผานเครองขยายใหเปนสญญาณไฟฟาใหปรากฏในจอภาพ(crt)ทตดตงไวบนconsoleunit

รงหนงอนจะกอประโยชนเพอการใชอปกรณปฐมภม(primaryelectronbeam]กระทบกบตวอยาง

น5nanomaters)กสญหายไปในทสดประจวมเปนสณญาณโดยcollectorและ

านในชวงเวลานนการยของภาพจาตองควบคมเนอทๆลาแสงอเลกตรอน ครอบคลมเชนกาหนดให

เล

2.4.2 การกาเนดภาพ จากคาอธบายรายละเอยดทเกยวของกบสวนประกอบพนฐานตางๆของภาพกพอเขาใจถงกลวธการกาเนดของภาพ โดยการใชSEMใหอยางคราวๆในตอนนจะสรปใหเหนถงกลวธของการเกดภาพจากSEMใหเหนเปนระบบเพอจะเปนการ ทบทวนความเขาใจอกคชนดไดอยางมประสทธภาพยงขนดงนกลมอเลกตรอน จะเกดปฎกรยาระหวางอเลกตรอนกบผวตวอยางทาใหมอเลกตรอนทตยภม (secondaryelectron)ซงมพลงงานตาหนออกมาจากชนบางของพนผว[ไมเกน5nanomater)อเลกตรอนประเภทนบางประจ อาจหนออกมาไมไดเพราะถกดดกลบเขาชนในตงอยาง(สวนทลกเกอเลกตรอนบรเวณ ชนบนของผวตงอยางทหลดออกมาจะถกจบและรscintillatorซงสญญาณนจะเปลยนไปเปน photonของแสงและจะถกสงผานทอนาแสง(lightpipe)ไปยงphoto–multiplierซงจะเปลยนphotonไปเปนอเลกตรอนชดหลงจะ ถกขยายใหเปนสณญาณไฟฟาโดยamplifierใหมจานวนเพมขนอยางมากมายในทสดสณญาณไฟฟาเหลานนถกแปรไปเปนภาพ ขาวดาทปรากฏบนจอโทรทศนหรอบนจอภาพCRTและพรอมทจะบนทกภาพซง เกดจากความแตกตาง(contrast)ระหวาง ความสวาง(ขาว)กบความมด(ดา)บนจอภาพดวยกลองถายภาพภาพทปรากฏบนจอภาพCRTเปนภาพขยายของบรเวณสเหลยมจตรส ของพนผวทลาแสงอเลกตรอนเคลอนผทจะเพมหรอลดกาลงขยาลาแสงอเลกตรอนปฐมภมสองกราดไปบรเวณจตรสขนาดเลกภาพทปรากฏจะเปนภาพขยายขนาดใหญ หรอในทางกลบกนหากกาหนดใหลาแสงอเลกตรอนเคลอนในบรเวณทกวางใหญภาพทปรากฏบนจอCRTกเปนภาพทมกาลงขยายตา 2.4.3 โครงสรางของกลองจลทรรศนอเลกตรอนแบบสแกน (SEM) ในหวขอนจะอธบายถงการทางานของกลองSEMและรายละเอยดของสวนตางๆโดยเรมจากแหลงกาเนดอเลกตรอน ซงทาหนาทผลตอเลกตรอนจาก filament และเรงกลมอเลกตรอนดวยสนามไฟฟาในชวง 1-40 kevพรอมทงเปนกลมอเลกตรอน ใหเปนลาอเลกตรอนโดยระบบเลนส(Condenser lens)และโฟกสภาพโดย (objective lens) ขณะเดยวกนลาอเลกตรอนจะกราดไปบนผว ตวอยางโดย ขดลวดสนามแมเหลก (scanning coils) บนระนาบ x-y เพอทาใหเกดสญญาอเลกตรอนทตยภม (secondary electron, SE)สญญาณนจะถกดงเขาส detectorแปลงเปนสญญาณอ กทรอนกสและนาไปขยายสญญาณ เพอสงตอใหระบบสรางภาพจอ Cathode ray tube(CRT) ซงเราสามารถบนทกภาพลงฟลมไดดวยการถายภาพจากจอภาพหรอเกบขอมลภาพในระบบเชงตว เลขสาหรบในกลองจลทรรศนรนใหมสาหรบการใชงานโดยทวไปสามารถพจารณาตวแปร ทสาคญ 3 ตวแปรคอ

1.) dp ,ขนาดเสนผาศนยกลางปลายลาอเลกตรอน (electron probe diameter)

28

2.) ip ,กระแสของลาอเลกตรอน (electron probe current) 3.) � p ,มมการกระเจงของลาอเลกตรอน (electron probe convergence) ตวแปรทง 3 ตวแปรนมสวนสาคญในการปฏบตงานดวยกลอง SEM ซงจะมความสมพนธระหวางกน เชนในขณะ d มคาเลกลง คา � p จะมคามากขนและ ip จะมคามากนอยลงเปนตน f

รปแสดงภาพตดขวางของคอลมนของกลอง SEM และลกษณะการเกดสญญาณ BSE,SE แหลงกาเนดอเลกตรอน

แหลงกาเนนอเลกตรอนสาหรบกลอง SEM มกจะเรยกวาแคโทด (cathode) เนองจากเปนขวลบ สามารถแบงเปน 3 ประเภท คอ 1. แคโทดชนด tungsten 2. แคโทดชนด lanthanum hexaboride (LaB6) และ

29

3. แคโทดชนด field emission ใน 2 ชนดแรกจะใชหลกการปลดปลอยอเลกตรอน จากปลายโลหะแหลม (tip) ใหหลดออก

1. แคโทดชนด tungsten เนองจาก filament ชนดนจะตองใชความรอนประมาณ 2700K ชวยใหอเลกตรอนทผว tungsten ม

พลงงานสงขน ซงอเลกตรอนของ tungsten จะมคาพลงงานยดเหนยว (work function) ประมาณ Ew=4.5 eV ความรอนทผว tungsten filament นจะทาใหอเลกตรอน tungsten มพลงงานมากกวา 4.5 eV ทาใหสามารถเอาชนะแรงยดเหนยว Ew นไดและจะถกปลดปลอยเปนอเลกตรอนอสระ โดยความหนาแนนของอเลกตรอนอสระนสามารถเขยนเปนสมการความสมพนธไดดงน

Jc=AoT2 exp(-Ew/kT) (Richardson equation)

Jc =ความหนาแนนของอเลกตรอนบรเวณ cathode ( cathode current density) Ao=120 A/cm2K2 (คาคงทของ thermionic emitters) T=อณหภมของ tungsten filament Ew=พลงงานยดเหนยว (work function ของ tungsten filament) k=Boltzmann’s constant (8.6� 105 eV/K)

จากสมการจะพบวาอณหภมTเปนปจจยสาคญใหการปลดปลอยอเลกตรอนจาก filament โดยอณหภมนจะขนอยกบกระแสไฟฟาทปอนใหกบ filament หลงจากอเลกตรอนหลดออกจากปลาย tungsten filament แลวจะผานบรเวณ wehnelt cap ซงจะทาหนาทเสมอน grid ซงระยะหางระหวางปลาย filament กบ wehnelt cap cap าอเลก ามไฟฟาดงรปท 2.2 และจะถกเรงโดยศกดาไฟฟาระหวางแคโทดกบ

แอโนด อ

ะแสไฟฟาทไหลผาน filament ซงปจจยทงสองนจะมผลตออายการใชงานของ filament สาหรบไ าคญตอการปลดปลอยอเลกตรอน รปทรงของกลมอเลกตรอน ซงแสดงความสม

น จะทาหนาทคลายเปนเลนสไฟฟาสถตย (electrostatic lens) เมออเลกตรอนผาน wehneltล ตรอนจะถกบงคบดวยสน

(1-40kV) จากนนอเลกตรอนจะเคลอนผานช งแอโนดและชองบงคบ (Aperture) ผานไปยงระบบ lens และระบบตาง ๆ กอนไปกระทบกบผวของตวอยาง เนองจากไบอสศกดาไฟฟาระหวาง filament กบ wehnelt cap จะมผลตอความหนาแนนของอเลกตรอนทบรเวณปลายของ filament นจงขนอยกบการไบอสและปรมาณของกร

บอสศกดาไฟฟาจะมสวนสพนธไวในกราฟ ดงรปท 2.3(brightness (B max) คอคาความสวางสงสด)ปจจยอกอยางหนงคอ ความ

สวางของภาพ ซงจะขนอยกบชนด filament และศกดาไฟฟาเรงอเลกตรอน

30

ปแสดงสวนประกอบตนกาเนดลาอเลกตรอนและแสดงการเกดลาอเลกตรอน ร

รปแสดงความสมพนธระหวาง bias voltage (V),emission current (� A) และ brightness

31

จากกราฟท 2.3 แสดงความสมพนธระหวาง emission current (�A) และ brightness ตอการไบอสศกดาไฟฟาถาไบอสศกดาไฟฟาใน บรเวณทเหมาะสมแลวจะไดความสวางของลาอเลกตรอนทจดสงสดและขนาดของ ไบอสศกดาไฟฟานจะขนอยกบระยะหางระหวางwehnelt cap กบปลาย filament ดวย

รปแสดงการไบอส ใหกบ filament และแสดงการกระจายตวของลาอเลกตรอนจากปลาย f ilament ใชไบอสตาจะใหลาอเลกตรอนหนาแนนมากแตไมสามารถโฟกสได ใชไบอสทเหมาะสมจะใหลาอเลกตรอนทเหมาะสมและสามารถโฟกสไดด ใชไบอสสงเกนไปจะไมสามารถใหลาอเลกตรอน (No Emission) ความสวางของลาอเลกตรอนมความสมพนธกบตวแปรตางๆดงสมการตอไปน

= ความสวางของลาอเลกตรอน (current density) Jc= �

ความหนาแนนอเลกตรอนบรเวณแคโทด (cathode current density)

32

qe= ประจอเลกตรอน

จากความสมพนธนจะพบวา Jc (ความหนาแนนของอเลกตรอนบรเวณ cathode) และศกดาไฟฟาเรงอเลกตรอน ทงสองตวแปรนจะมความสาคญตอความสวางของลาอเลกตรอน ซงคา Jc นจะขนอยกบคา T (อณหภมของ filament) ในกรณทเราใช tungsten filament คา Ew (work function) มคาเทากบ 4.3 eV เมอใชศกดาไฟฟาเรงอเลกตรอน ประมาณ 20 kV และอณหภมของ tungsten filament ประมาณ 2700 K เราสามารถคานวณคา B max (ความสวางของลาอเลกตรอนสงสด) ไดประมาณ 9.2�104A/cm2ซงคา B max นมผลตอกาลงในการแจกแจงรายละเอยดภาพ (image resolution) ของกลองจลทรรศนอเลกตรอน

นอกจากนการปอนกระแสใหกบ filament เพอทจะควบคมปรมาณของอเลกตรอนนน จะมความสมพนธกนระหวาง Filament Current(If)กบ Beam Current (ib)ดงเสนกราฟรปท 2.5

V=ศกดาไฟฟาเรงอเลกตรอน (1-40 kV) K=คาคงทของ Boltzmann T=อณหภมสมบรณ

รปแสดงความสมพนธระหวาง If กบ ib

จากเสนกราฟ เมอเราเพมกระแสใหกบ ilament จะเหนวา Beam Current (ib) จะเพมขนจนกระทง

ถงจด False Pesk ณ บรเวณนอเลกตรอนบางสวนจะเรมสะสมตรงบรเวณ Wehnelt Cap ดานในมากขนดงนน จ งแตเมอเราเพมกระแสใหกบ filament ขนอก

f

งเกดแรงผลกทาให Beam Current (i ) นน มคาลดลb

33

บรเวณป มรอนมากขน อเลกตรอนจะมพลงงานสงขนสามารถเคลอนผานบรเวณตรงกลาง W บรเวณปลาย ของ filament ดงนนเมอบรเวณปลายของ filament เพมขนจนถงระดบหนง beam current จะเรมคงทไมวาจะเพมกระแสใหกบ f ดนเรยกวา จดอมตวของ Beam Current (Saturation Point) ปรมาณอเลกตรอนทถกปล ความแนนอน ณ จดนจงเปนจดทเราสามารถนามาใชงาน

ชงโมง

ลายของ filament จะเรehnelt cap ซงจะมชองเลก ๆ ตรงกบนน beam current (ib) จง

ilament ตอไปอก ณ จอยออกมาจะมสวนอายของ tungsten filament จะขนอยกบอณหภมของตว filament ถาความรอนมากเกนไป

(overheating) จะทาใหอายของ filament นนสนลง สาหรบ tungsten filament จะมจดหลอมเหลวประมาณ 3683K (3410oC) สวนปจจยอกอยางคอ สภาพ

สญญากาศในคอลมนของระบบกลอง ถาสภาพสญญากาศไมดพอจะทาใหอายของ filament นนสนลง โดยทวไปอายของ tungsten filament ณ อณหภม 2700K และความสวาง � =10-5 2A/cm Sr ทความดนสญญากาศประมาณ 10-5 Pa(10-5 torr) อายของ tungsten filament จะใชงานไดนาน 30 ถง 100

รปแสดงลกษณะของ tungsten filament a.) ลวด tungsten จะถกเชอมตดตวแกนโลหะเพอเปน สะพานนากระแสไปเขาสลวด tungsten b.) บรเวณปลายของลวด tungsten c.) ลกษณะการขาด

ของลวด tungsten เนองจาก overheating. แคโทดชนด Lanthanum Hexaboride (LaB6)

ชนดนจะใหควา ngsten และมอายการใชงานนานกวา (อายมากกวา 100 ช.ม) เนองจาก 6 w) ประมาณ 2.5 eV ซงนอยกวา

2 filament มสวางของลาอเลกตรอนสงกวาชนด tu

LaB filament ะมคา Work Function (Eจชนด tungsten (E =4.5eVw ) ดงนนจงทาให LaB6 filament สามารถใหความหนาแนนอเลกตรอนได

สงกวาแคโทดชนด tungsten filament โดยใชอณหถภมทตากวาคอประมาณ 1800K จงทาใหอายการใชงานยาวนานกวา แต LaB -5

6 filament ตองทางานในความดนสญญากาศสงกวาชนด tungsten คอประมาณ 10Pa(10-5 torr) การรกษาระดบสญญากาศใหอยในระดบ 10-5 Pa ขณะใชงานนเปนสงสาคญมาก ถามการรว

34

ของอากาศเขาไปในระหวางใชงานจะทาให LaB6 เกดแตกราวได เนองจาก LaB6 มลกษณะเปน Single Crystal ดงรปท 2.7 แตหลกการใชงานจะมลกษณะทใกลเคยงกบการใชงาน filament ชนด tungsten ลกษณะทางกายภาพของ LaB6 แสดงใหเหนถงบรเวณปลายจะมพนทเลกกวาชนด tungsten ดงนนจงใหขนาดของปลายลาอเลกตรอนทเลกกวาและใหความสามารถในการแจกแจงรายละเอยดภาพสงกวา

รป a) LaB6 filament ถกยดตดกบตวยด b) บรเวณปลาย Tin ของ LaB6 filament c) บรเวณปลาย Tin ทมรอยแตกราวและเกด oxide . Field emission

อเลกตรอ งบรเวณปลายน จะเลกก พสงขนอกและมความสวางขอ

3หลกการงานของ filament ชนด field emission แสดงในรปท 2.8 ลกษณะการปลดปลอยนเกดจากการดงอเลกตรอนออกจาก single-crystal tungsten ดวยสนามไฟฟาตรงบรเวณปลายซ

มความเลกมากมรศมประมาณ 100 nm (นาโนเมตร) หรอนอยกวา ปลายของ filament ชนดนแจกแจงความละเอยดภาวาปลายของ LaB6 จงทาใหมความสามารถในการ

งลาอเลกตรอนมากกวา LaB6

35

รปแสดงหลกการทางานของ field emission Vl คอสนามทใชดงอเลตรอนออกจากปลาย Vo คอ

สนามทใชในการเรงอเลกตรอนใหมพลงงานสงขน ซง Vo �Vl

รปแสดงลกษณะ field emission source

36

เนองจากแคโทดชนดนจะใชสนามไฟฟา 2 ชด เปนตวดงอเลกตรอนใหหลดจากบรเวณปลาย filament ดงนนสนามไฟฟา Vo จะตองมคาสงและในบรเวณสนามไฟฟาศกดา Vl จะมคานอยกวา Vo ดงนนในระยะระหวาง Vo กบ Vl ทศกดาไฟฟาไมเทากนน จะทาใหเกดพฤตกรรมเลนสไฟฟาสถตเกดขนซงจะโฟกสลาอเลกตรอนกอนทจะผานระบบเลนส และถาอตราสวนระหวาง Vo/ Vl นเปลยนไปกจะทาใหสนามไฟฟาทเกดพฤตกรรมเลนสนนเปลยนไปดวย ผลคอจะทาใหจดโฟกสของเลนสไฟฟาสถตนเปลยนไปและจะทาใหลาอเลกตรอนเลอนจากแกนเดม ซงจะมผลตอภาพทเกด ดงนนการรกษาอตราสวนระหวาง Vo/ Vl น จงเปนสงสาคญสาหรบแคโทดชนด field emission และเนองจากปลายของแคโทดนมขนาดเลกมากและมการควบคมลาอเลกตรอนเรมตนดวยเลนสไฟฟาสถตยกอน จงทาใหแคโทดชนดมความสามารถปลอยอเลกตรอนไดสงมาก กลาวคอจะสามารถใหความสวางของลาอเลกตรอนสงกวาแบบ LaB6 ถง 100เทาจงเหมาะสาหรบงานทตองการความสามารถในการแจกแจงรายละเอยดภายในระดบสง เชน Ultra high resolutionและดวยความสามารถของแคโทดทสามารถผลตความสวางของลาอเลกตรอนไดมากจ าใหแคโทด ชนดนมราคาทสงกวาแคโทดชนดอนและยงตองการความเป สญญากาศในการทางานส ถ 8

อ (Electron –Spec

สงสาคญของการทางานของกลองจลทรรศนอเล ตรอนแบบสแกน คอการนาลาอเลกตรอนจากแหลง คอ filament มาโฟกส ลงบนผวตวอยางและเลอกสญญาณจากอนตรกรยาของอเลกตรอนกบอะตอม ของตวอยางมาสรางเปนภาพทใหกาลงขยายและ ความเปรยบตางจากผลของอนตรกรยาตอชนดของตวอยางนน ๆ ซงขนอยกบองคประกอบของธาตในเนอตวอยาง และกระบวนการวดสญญาณดวย detector แบบตาง ๆ อนตรกรยาระหวางอเลกตรอนกบตวอยาง

อนตรกรยาของลาอเลกตรอนทตกกระทบบนผวตวอยางจะกาเนนสญญาณตาง ๆ ดงรปท3.1 ซงสามารถแบง อนตรกรยาของการชนเปนสองลกษณะคอ 1. ยดหยน (Elastic) 2. ไมยดหยน (inelastic) การชนทงสองสกษณะนจะใหผลหรอสญญาณทแตกตางกน

งทง

นง 10 torr นตรกรยาระหวางอเลกตรอนกบตวอยาง และการเกดภาพใน กลองจลทรรศนแบบสแกน

imen Interactions and Image Formation) ก

37

รปแสดงสญญาณทเกดจากอนตรกรยาระหวางอเลกตรอนกบตวอยาง การชนแบบยดหยน ( Elastic scattering ) ลกษณะการชนชนดนสญญาณทได คอ backscatter electron อเลกตรอนปฐมภม (primary eletrons)

างการจงกลบสวนนเรยกอเลกตรอนแบบ

Backsca

จะสญเสย พลงงานบางสวน (นอยมาก) ใหกบอะตอนของตวอยางทตกกระทบและมการเปลยนทศทเคลอนท มการกระเจงกลบ จากผวของตวอยาง อเลกตรอนทกระเ

tter (BE) ภายในหองใสตวอยางจะมหว วดสญญาณ (detector) ตดตงไวเพอนาสญญาณ BE นไปสรางเปนสญญาณภาพแสดงผลบนจอ CRT

รปแสดงลกษณะการเกด Backscatter electron และ 5lคอระยะท secondary electron สามารถหา

จดออกมาจากผวตวอยาง

38

การชนแบบไมยดหยน ( Inelastic scattering ) ลกษณะการชนชนดนอเลกตรอนปฐมภมจะถายโอนพลงงานจลนใหกบอะตอมของตวอยางและทา

ใหอะตอมของตวอยางทอยในระดบความลกจากผวตวอยางไดรบอนตรกรยาทแตกตางกนซงจะกาเนนสญญาณหลายชนดหลงจากการชนชนดน เชน Secondary electrons, Auger electrons, Characteristic X-ray, Bremsstrahlung (continuum x-rays), Electron-hole pairs, Ultavioter, Cathokoluminescence เปนตน จะเหนวาการชนในลกษณะนเราจะไดสญญาณหลายชนด ซงแตละชนดกจะบงบอกองคประกอบของตวอยางทแตกตางออกไปทงลกษณะของภาพจากสญญาณ Secondary electrons จนถงการวเคราะหเชงคณภาพ (qualitative) และปรมาณ (quantitative) ของธาตในตวอยางจจากสญญาณของรงสเอกซอนจะทาใหทราบชนดและปรมาณของธาตในตวอยางนน ๆ

รปแสดงสญญาณอเลกตรอนในลกษณะตาง ๆ จากอนตรกรยา

อเลกตรอนทตยภม ( Secondary electron (SE)) เกดจากอเลกตรอนปฐมภมถายโอนพลงงานใหแกอะตอมของตวอยาง บรเวณชนอเลกตรอนหรออเลกตรอนตวอยางไดรบพลงงานสงขนกวาพลงงานยดเหนยวของอะตอม อเลกตรอนกจะหลดออกจากอะตอมกลายเปนอเลกตรอนทตยภม ( Secondary electron ) ซงสญญาณชนดนมความสาคญมากการศกษาลกษณะพนผวของตวอยางจะใชภาพของสญญาณ SEI เปนสวนใหญ รปทขนอยกบเลขอะตอมของธาต ( Altom เรมเพมสงขน 3.5 เปน เสนกราฟแสดงถงโอกาสการเกดอเลกตรอนทตยภมและอเลกตรอนกระเจงกลบซง

ic Number ) ถาเลขอะตอม

39

นอกจากนโอกาสการเกดสญญาณ SE ยงอยกบความลกทอเลกตรอนปฐมภมสามารถเคลอนผานลงไปในเนอตวอยาง ซงถาความลกของอเลกตรอนปฐมภมมากโอกาสทจะเกด SE กจะนอยลงนนหมายถง สญญาณ SE ทหลดออกมาจากตวอยางสวนใหญจะออกมาจากบรเวณผวของตวอยาง ทงนสามารถอธบายไดจากสญญาณ SE เปนอเลกตรอนทมพลงงานตา ดงนนเมออเลกตรอนปฐมภมลงไปกระตนอะตอมของตวอยางในบรเวณลกจากผวตวอยาง โอกาสท SE จะหลดออกมาจากชนความลกนนมนอยเพราะสญญาณ SE จะถกดดกลนโดยอะตอมบนผวกอนทจะเลดลอดออกมา ในรปท 3.6 เปนเสนกราฟแสดงโอกาสทอเลกตรอนทตยภมจะหลดจากผว ณ ชนความลกทตางกน

รงสเอกซ (x-rays)

1.รงสเอกซชนดตอเนอง งกนดงน

อนปฐมภมทาอนตรกรยากบอะตอมทบรเวณสนามคล ดเรในรปขออเลกตรเขยนเปน

รงสเอกซทเกดจากการกระตนโดยอเลกตรอนปฐมภมแบงออกเปน 2 ชนด ไดแก (continuous x-ray) 2. รงสเอกซเฉพาะธาต (characteristic x-ray) มการกาหนดตารงสเอกซตอเนอง (continuous x-ray) เกดอเลกตรอมบใกลนวเคลยส เกดการเปลยนทศทางและสญเสยพลงงานอยางรว ดจงคายพลงงานออกมางคลนแมเหลกไฟฟา (electromagnatic field) ซงจะมพลงงานตงแตคาสงสดของพลงงานอนปฐมภมกอนทาอนตรกรยาถงคาพลงงานของอเลกตรอนปฐมภมหลงทาอนตรกรยา สามารถความสมพนธ

40

E0-E1=� E=hv (สาหรบกรณน E0� E1) E0= พลงงานของ Primary electron กอนทาอนตรกรยา E1=พลงงานของ Primary electron หลงทาอนตรกรยา h=คาคงทของ Planck v=ความถของ X-ray ทเกดขน รงสเอกซเฉพาะธาต (Characteristic x-ray) ลกษณะการเกดรงสเอก เฉพาะธาต(Characteristic x-

ray) เกดจากอเลกตรอนปฐมภมทาอนตรกรยากบอะตอมซ

บรเวณชนโคจรของอเลกตรอนของอะตอม ถาอเลกตรอนในชนโคจรใดไดรบพลงงานสงกวาแรงยดเหนยวของอเลกตรอนในชนโคจรนนกจะหลดออกจากวงโคจร ทาใหชองวางเกดขนในอะตอม ดงนนอเลกตรอนในวงโคจรถดไปกจะเขามาแทนท แตเนองจากอเลกตรอนในวงโคจรนอกจะมพลงงานมากกวา จงตองลดระดบพลงงานโดยคายพลงงานออกมาในรปของคลนแมเหลกไฟฟา ( x-ray ) เชน อเลกตรอนปฐมภมทาอนตรกรยากบวงโคจรชน K แลวอเลกตรอนในชน L กเขามาแทนทพรอมทงคายพลงงานออกมา ซงพลงงานของคลนแมเหลกไฟฟาท ปลดปลอยมานจะเปนพลงงานเฉพาะระดบชนโคจร ( electron shell ) ของอเลกตรอนจากธาตนนจงเรยกคลนแมเหลกชนดนวา รงสเอกซเฉพาะธาต

รปแสดงรงสเอกซเฉพาะธาต(Characteristic x-ray)

41

รปแสดงอะตอมพลงงานในชน K,L,Mx-ray เนองจากระดบพลงงานในชนโคจรของอเลกตรอนสาหรบแตละธาตนนมคาไมเทากนจงสามารถ

นาความแตกตางของระดบพลงงานเปนตวจาแนกชนดของธาตทมอยในตวอยางซงเปนการวเคราหเชงคณภาพ ( qualitative analysis ) และนอกจากนนความเขมของรงสเอาซบงบอกถงปรมาณของธาตในเนอตวอยางไดอกดวย ซงเปนการวเคราะหธาตเชงปรมาณ ( quantitative analysis ) รายละเอยดจะกลาวถงในเรองการวเคราะหธาตโดยใชกลองจลทรรศนแบบแกน

Auger Electrons Auger Electrons เกดจากอเลกตรอนปฐมภมตกกระทบตวอยางและเหนยวนาใหเกดรงสเอกซ

เฉพาะธาตของชนโคจรใดๆ รงสเอกซทปลดปลอยจากอนตรกรยานมโอกาสถายโอนพลงงานใหกบอเลกตรอนชนโคจรถดออกไปทาใหอเลกตรอนหลดออกจากวงโคจรเรยกอเลกตรอนชนดนวา Auger Electrons ดงแสดงในรปท 3.9 ซงการวเคราะหพลงงาน Auger Electrons นมประโยชนในการวเคราะหพนผวตวอยาง เชนการ วดปรมาณของธาต (ทม Atomic number ตา) ทฉาบอยบนผวทบางมาก

42

รปแสดงการเกด X-ray และการเกด Auger Electrons

athodoluminescence

ความเรวแสง, �=ความยาวคลน, v;=ความถ) 2.4.4

ประสงคในการศก ษาวสดทใชวางตวอยางกอนนาเขาเครองเรยกวา stub ซงทามาจากวสดหลายชนดเชนทองเหลองอะลมนมหรอคารบอนเปนตนกาวทใชตด ตวอยางไดแก ยาทาเลบ กาวตราชาง เทปคารบอน เทปใสสองหนา หรอใชกาวโลหะ เชน Carbon paste , silver paste เปนตน

C

เปนลกษณะเรองแสงจากตวอยาง ซงแสงทเรองนเปนคลนแมเหลกไฟฟาในชวงทตามองไมเหนเกดจากอะตอมของตวอยางไดรบพลงงานจากอเลกตรอนปฐมภมทาใหอเลกตรอนในวงโคจรชนนอกถกกระตนและเมอกลบเขาสภาวะปกตอเลกตรอนจะคายพลงงานออกมาในรปของคลนแมเหลกไฟฟาเนองจากสภาวะกระตนสภาวะปกตมชวงพลงงานไมหางกนมากนก เมอคายพลงงานออกมาแลวทาใหความถหรอความยาวคลนอยในชวงทตามองเหนได ( C=� v,C=

การเตรยมตวอยางสาหรบ SEM และ X – Ray Microanalysis ตวอยางทจะนามาศกษาดวย SEM และวเคราะหภาพดวย X-RayMicroanalysisจะตองเปนของแขง

ปราศจากความชนไมสลายตวเมอถก กระทบดวยลาอเลกตรอน และพนผวตวอยางจะตองมคณสมบตนาไฟฟา ในการเตรยมตวอยางประกอบดวย การตดตวอยาง ( Cutting )การตด ตวอยาง(Mounting)และการฉาบผว(Coating)ซงรายละเอยดในแตละขนตอนจะแตกตางกนตามชนดของตวอยางและวตถ

43

1 ตวอยางเปนผง (Powder specimen) ตวอยางทเปนผงสามารถนาไปตดบน stub ไดเลย โดยพยายามตดใหอนภาคเรยงตวในลกษณะชนเดยว

ไมเกาะกลมกน (รปท 1) เพอใหการฉาบผว ทาไดทวถง และไมเกดปญหาการ Charge up

รปแสดงลกษณะการตดตวอยางทเปนผง ตวอยางทมอนภาคขน างๆ บน stub ระวง

อยาทาม ตวอยางจม แลวรบโรยตวอยางลงบน stub กอนทกาวจะแหง หรอใชปากคบปลา หยบอนภาค จดวางเรยงบน stub ภายใตกลอง สเตอรโอ (Stereo Microsc ล

าดใหญกวา 1 มม. สามารถเตรยมไดโดย ปายยาทาเลบบากเกนไป เพราะจะทาใหยแหลม (Tweezers)คอยๆope) หลงจากตวอยางแหงดแลว ใช กโปงยางเปาฝน หรออนภาคทไมตด ออกไปแลวนาไปฉาบผว

รปแสดงลกษณะการปายยาทาเลบบน stub (จาก JEOL)

ผงตวอยางทมอนภาคเลกกวา 5 m m มกมปญหาจบตวกนเปนกอน การเตรยมจะตองพยายามทาใหอนภาคกระจายตวออก (Disperse) เสยกอนซงสามารถเตรยมดวยวธตางๆ ดงน

. ทาตวอยางใหเปนสารแขวนลอย (Suspension) โดยนาไปละลายในนาหรอ solovent ทเหมาะสม เชน methanol ,ethanol เปนตน แลวนาไปเขยาในเครอง ultrasonic ประมาณ 5 - 30 นาท อนภาคตวอยางจะ

ก

44

กระจาย จากนนหยดลงบนแผนกระจกชนเลกๆขนาดเทา stub แลวปลอยใหแหงทอณหภมหอง หรอ บน hot ทงนขนอยกบตวอยางและ solvent ทใช แลวนาไปตดบน stub และ

ออกนาไปแตะผงตวอยางอนภาคตวอยางจะตดมา กบกระดาษ จากนนนาไปแตะบน stub ทเตรยมไว แลวฉาบผว

ค. ใชไมพนสาลตวอยาง แลวเคาะเบาๆ บน stub ทตดเทปสองหนาไว ใชลกโปงยางเปาสวนเกนออก แลวนาไปฉาบผว

ตวออกplate หรอใน vacuum desiccator กได ฉาบผว ข. ใชหลกไฟฟาสถตย เตรยมโดยตดเทปกาวสองหนาบน stub แลวลอกกระดาษ

รปแสดงการเตรยมตวอยางอนภาคขนาดเลก โดย disperse ใน solvent ทเหมาะสม

รปแสดงการโรยตวอยางดวยไมพนสาล

45

2 ตวอยางทเปนชนใหญ (Bulk specimen) ตดตวอยางบรเวณทสนใจใหมขนาดเทา stub ตดตวอยาง ดานทไมตองการศกษาดวยกาวหรอเทป

สองหนตดตวอยาง

ทมผวเรบผว

าตามความเหมาะสม กรณทตองการศกษาพนผวโครงสรางภายในจะตองหก ( Fracture ) ตวอยางใหแตกเสยกอน เพอใหเกดดานใหมทจะศกษาเปาทาความ สะอาดฝนทปนเปอนดวยลกโปงยาง

ยบดวยเทปกาวสองหนาสวนผวขรขระใหตดดวยยาทาเลบทาดานขางตวอยาง ดวย carbon หรอ silver paste แลวนาไปฉา

รปแสดงการตดตงตวอยาง bulk specimen

3 ตวอยดตวอยางใหมความยาวเทา stub ตดปลายทงสองขางของเสนใยดวยเทปสองหนา แลวทาทบดวย

carbon paste ถาตองการดภาพ ตดขวางกใหตดในลกษณะตงฉากกบ stub โดยใชแบบผาครง แลวนาไปฉาบผว

างไฟเบอร ( Fiber )

ต

รปแสดงการตดตวอยางไฟเบอร ( จากJEOL )

46

4 ตวอยางทเปน composite plastic )ตวอยางปรเภทนจะแขงและเหนยว การหก

ตวอยางไดแกพวกพลาสตจกเสรมแรง (Reinforced จงตองทาภายใต อณหภมทเยนจด (Freeze fracture ) โดยจมตวอยางในไนโตรเจนเหลว รอจนหาย

เดอดแลวหกทนททนใด เพราะอณหภมทเยนจด จะทาใหพลาสตกแขงและเปราะ ทาใหหกงายและเกดรอยแตกตามโครงสราง รอใหตวอยางหายเยน แลวตด stub ดวยยาทาเลบทาดานขาง ตวอยางดวย carbon paste แลวนาไปฉาบผว

รปแสดงการเตรยมตวอยาง compstic ดวยวธ freeze fracture (จาก JEOL ) ก หกตวอยางในไนโตรเจนเหลว ข ภาพถายโครงสรางพลาสตเสรมแรงดวยใยแกว

ไดแก เซรามค (Ceramic ) โลหะ ( Metal ) และโลหะเจอ ( Alloy ) ตางๆ เตรยมโดยตดชนงานใหม

ขนาดพอเหมาะทจะเอาเขาเครองได นาไปขดผว (Grinding ) ใหเรยบ ดวยกระดาษทรายขดเหลก ( Silicon carbide ) หลอลนดวยนาในขณะขด โดยเรมขดจากหยาบไปหาละเอยด เรมจากกระดาษทรายเบอร 220,320,400,600,800,1000และ 1200 ตามลาดบ ในบางกรณอาจใชถงเบอร 3000 การขดแตละค งจะตองขดใหเก รอยกระดาษทรายในทศ องศา ขดตอจนรอยเดมหายไป ( ปท 9) จากนนนาไปขดเ าสกหลาด ดวยเครองขดแบบจานหมน ปกตจะนยมใชผง อะลมนา ทมเมดขนาด 1 Um,0.25 Um,และ0.05 Um ตามลาดบ ลางนาทกครงทเปลยนผงขด กรณทชนงานมความแขงมาก จะใชผงเพชร (Diamond paste) แทนผงอลมนา การขด

รด ทางเดยวตลอดผวงาน แลวจงหมนชนงานไป 90

งา (Polishing) ดวยผงอะลมนา (Alumina) บนผร

47

เปนการ ไปเนองจากการตด ซงจะตองพยายามขดใหผวทแปรรปออกไปใหหมด จน

ขจดผวตวอยางสวนทเสยรปถงบรเวณทเปนโครงสรางทแทจรง

รปแสดงการขดชนงานดวยกระดาษทราย

หลงจากขดผวแลว จะตองนาชนงานมากดผว (Etching) เพอใหเหนโครงสรางและลกษณะการจดเรยงตวของ grain การกดผว มหลายวธขนอยกบชนดตวอยาง

ตารางแสดงสวนประกอบของนายากดผวสาหรบโลหะและโลหะเจอ

วสด สวนประกอบของนายา

� อะลมเนยมเจอ � ทองแดงเจอ � เหลก เหลกหลอ เหลกกลา

คารบอน � � แมกนเซยมเจอ

0.5-2 ml HF+100 ml นา

2-5g FeCl3+5-30 ml HCl+100 ml นา

รอ ตะกวเจอ CH

� นเกลเจอ � ดบกเจอ

10 ml Acetic acid+10 ml HNO

1-5 ml HNO3+100 ml C2H2OH ห

3OH

3+40 ml Glycerol

2-50 ml Acetic acid+100 ml นา

50 ml HNO3+50 ml Acetic acid

1 ml HCI+100 ml C2H2OH

48

การเตรยมตวอยางขนอยกบวตถประสงคในการวเคราะหซงมอย2ลกษณะคอการวเคราะหธาตเชง

คณภาพและการวเคราะหภาพ เชงปรมาณ(Quantitative) 1 การวเคราะหธาตเชงคณภาพ การเตรยมทาไดโดยตดตวอยางทจะวเคราะหบน stub ชนดคารบอน ดวยกาวหรอเทปคารบอน

ตวอยางทเปนผงใหโรยจนทว stub แลวกดทบใหแนน หรอจะอดเปนเมดกได (รปท 1 ) กรณตวอยางทมลกษณะรวน จะตองเตมสาร(Binder)ททาใหตวอยางเกาะตวกนลงไป ดวยไดแก borax หรอ celluse ในอตราสวนทสามารถทาใหตวอยางอดเปนเมดไดสวนตวอยางทเปนชนใหญ ใหตดเฉพาะบรเวณทตอง การตรวจสอบตดชนงานบน stub และทาดานขางดวย carbon paste แลวลากมาถงขอบ stub นาไปฉาบผวด ยคารบอนกอนนาไปวเคราะห

ว

รปแสดงการอดตวอยางผงใหเปนเมด (ก) เครองอดต b 2 การวเคราะหธาตเชงปรมาณ พนผวตวอยางจะตองเรยบเพอไมใหปรมาณรงสเอกซส โดยตดชนงาน

บรเวณทจะวเคราะหใหได ขนาดทเหมาะสมเครองมอทใ ตดจะตองเลอกใหเหมาะกบขนาด และ ลกษณะเนอวสดนนๆ เชนถาเปนวสดออนจะตดดวยเลอยมอ ธรรมดาแตถาเปนวสดแขงจะตดดวยใบเลอยเพชร (

วอยาง (ข) การตดตวอยางบน stu

ญเสยไปในผวตวอยางเตรยมช

49

Diamond saw ) ความเรวรอบสงและจะตองระวงใหชนงานมความเยนอยเสมอ โดยใหนาไหลผานในขณะตด จากน

mold พรอมกบสารมาตรฐาน (ถาม) แลวตกผงBakelite ( Phenol f

นยดตวอยางดวยการ mount ซงม 2 วธ คอ hot mount และ cold mountแลวนาไปขดผวใหเรยบ ดวยกระดาษทรายและขดเงาดวยผงอลมนาหรอผงเพชร

Hot mount เตรยมโดยจดวางชนงานในormaldehyde )ลงใน moldปดทบชนงาน (รปท 2 ) ในบางครงอาจเตมผงคารบอนลงไปดวยเพอเปน

ตวนาไฟฟา จากนนคอยๆ เพมความดนไปท 250Kg/cm2 และอณหภม 1700 Cทงไวนาน 5 นาท เสรจแลวปลอยใหชนงานเยนลง จงนาออกจาก mold ไปขดในขนตอนตอไป

รปแสดงการเตรยมชนงานดวยวธ hot mount จาก ( JFOL) ก. เครองมอสาหรบเตรยมชนงาน

ข. ตกผง Bakelite ลงใน mold ปดทบชนงาน

Cold mount ใชสาหรบเตรยมชนงานทความดนหรออณหภม มผลตอการเปลยนแปลงโครงสรางของตวอยางเหมาะกบชนงาน ทเปราะหรอมความแขงไมเทากนเตรยมโดยวางวงแหวนพลาสตกหรอโลหะบนกระจกใหทาgreaseบนกระจกกอนหรอจะใชเทปกาว สองหนากไดเพอไมใหเรซนตดกบกระจก แลวจดวางชนง ขงตวทอณหภม อง ใชเวลาระหวาง 6 ถง 24 ชวโมง (รปท 3 ) เสรจแลวแกะชนงานออกจาก mold นาไปขดในขนตอน

านใน mold จากนนเททบดวยเรซน ไดแก Epoxy , Acrylic และ Polyester ซงจะแหตอไป

50

รปแสดงการเตรยมชนงานดวยวธ cold mount (ก) ตวอยางชนเลก (ข) ตวอยางชนใหญ แตตวอยางสาหรบวเคราะหธาตเชงปรมาณหลงจากขดผวแลวไมตองกดผวชนงานใหลางผงขด

ออกใหสะอาดดวยนาแลวตามดวย แอลกฮอลถาใหดควรลางดวยเครอง ultrasonic cleaner แลวเปาใหแหงสนท นาไปฉาบผวถาหากลางผงขดออกไมหมดจะทาใหมผลตอ การวเคราะห

การฉาบผว (Coatiหพนผวมคณสมบตนาไฟฟายกเวน

กรณทตวอยางนาไฟฟาไดดอยแล ชนดสญญากาศตา กไมจาเปนต

เ

ภาวะสญญากาศระดบ 0.1 Torr แลวใหกระแสไฟฟาและปลอยกาซอารกอน (Ar) เขาไปใน chamer โดย Ar จะเคลอนไปทขว cathode และชนแผนทองทาใหแตกตวเปนโมเลกล กระจายไปทว chamber แลวคอยๆเคลอบลงบนตวอยาง ความหนาของผวฉาบควรอยระหวาง 10 -20 nm. การฉาบบางเกนไป จะทาใหเกดการ Charge upซงภาพทไดจะเหนเปนแสงสวางจาเปนจดๆ แตถาฉาบหนาเกนไปจะทา

ng)

การฉาบผวเปนขนตอนสดทายของการเตรยมตวอยางเพอทาใว หรอนาตวอยางไปวเคราะหดวย SEM

องฉาบผว ตวอยางทจะศกษาดวย SEM นยมฉาบผวดวยทอง (Au) หรอโลหะผสมระหวางทองกบ พลาเดยม

(Au-Pd) ซงโลหะผสม Au-Pd จะให grain ทละเอยดกวาทอง เหมาะสาหรบศกษาตวอยางทตองการรายละเอยดสง (High resolution) เครองมอทใชในการฉาบผว รยกวา Sputter coater หรอ Ion sputter (รปท 1 ) โดยตวอยางจะวางไวทขว anode และโลหะทใชฉาบ (Targer) อยทขว cathode ในการฉาบจะดดอากาศออกใหอยในส

51

ใหสญเสยรายละเอยด ความหนาของผวฉาบขนอยกบ ระยะหางระหวางตวอยางกบโลหะทใช (Working distance) กระแสไฟฟา และเวลาทฉาบ

รปแสดงแผนภาพแสดงการฉาบทองดวยเครอง sputter coater

รปท 2 กราฟแสดงความหนาของผวฉาบ(จาก Balzers,1986)

คารบอนทใชม 2 แบบ คอ แบบแทงกบแบบเสน แบบแรก จะประดวย แทงคารบอน 2 แทง แท

)

ตวอยางสาหรบวเคราะหธาตดวย X-ray microanalysis จะฉาบผวดวยคารบอน เนองจากคารบอน

เปนธาตเบามคณสมบตดดกลนรงสเอกซไดนอย จงมผลกระทบตอการวดความเขมของรงสเอกซทออกจากตอยางนอยมาก

งหนงจะฝนใหเปนปลายตดเรยบ อกแทงหนงจะเหลาใหเรยบ แลวนาไปตดตงในเครองมอทเรยกวา Vacuum evaporator โดยใหปลายทงสองชนกน และอยเหนอตวอยางขนมาประมาณ 5-10 cm ( รปท 3 ) การฉาบจะทาภายใตสภาวะสญญากาศสง (10-6 Torr) โดยปลอยกระแสไฟฟาเขาไปทแทงคารบอน ซงถกยดตดกบขวไฟฟา คารบอนจะถกเผาจนรอนแดง ทาใหตรงปลายแหลมกลายเปนไอ และเคลอบลงบนผวตวอยาง

สวนคารบอนแบบเสนทาไดโดยพนเสนคารบอนทขวไฟฟา จะใชคารบอนเสนเดยวหรอสองเสนขนอยกบความหนาของฟลมทตองการ (รปท 4 แลวนาไปประกอบเขากบเครอง Carbon coater ( รปท 5 ) หลกการทางานจะคลายกบ Vacuum evaporator แตทางานภายใตสภาวะสญญากาศตา (10-1Torr) จงเปน

52

ขอด คอ ฉาบไดเรวไมตองรอสภาพสญญากาศนาน ไมตองฝนแทงคารบอนและเครองมอมราคาถกกวา แตกมขอเสยคอ คารบอนแบบเสนจะให grain คารบอนทหยาบกวา

รปแสดงล porator

นอกจากเตรยมตวอยางในหองปฏบตการแลว จะตองระมดระวงในการเกบตวอยางสงตรวจหรอวเคราะห วย ควรหลกเลยงการจบหรอสมผสตวอยางบรเวณทจะวเคราะห เพอปองกนผนหรอธาตอนไมพงประสงคทอาจปนเปอนม มาปน เพอพสจนวาบคคลนนไดผานการยงป การเกบตวอยางวธทดทส

กษณะการจดแทงคารบอนสาหรบฉาบผวดวยเครอง Vacuum eva

ดากบมอ นอกจากนในงานบางอยาง เชน การตรวจหาคราบเขนมาหรอไม เนองจากคราบเขมาปนมอนภาคขนาดเลกเทาฝน

ดทาไดโดย นา stub ทตดเทปกาวสองหนาไปแตะบนหลงมอของผตองสงสยในบรเวณทคาดวาจะมคราบเขมาปน แลวดงขนตรง ๆ จากนนเกบใสกลองทมฝาปดมดชด นาสงวเคราะหตอไป