Nguyên lý và ứng dụng của kính hiển vi điện tử quét (SEM)
Đặc điểm của kính hiển vi điện tử quét
So với kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử truyền qua, kính hiển vi điện tử quét có các đặc điểm sau:
(i) Có khả năng quan sát trực tiếp cấu trúc bề mặt mẫu, kích thước mẫu có thể lớn tới 120mm x 80mm x 50mm.
(ii) Quá trình chuẩn bị mẫu đơn giản, không cần phải cắt thành từng lát mỏng.
(iii) Mẫu có thể được dịch chuyển và xoay theo ba độ không gian trong buồng mẫu, để có thể quan sát mẫu từ nhiều góc độ khác nhau.
(iv) Độ sâu trường ảnh lớn và hình ảnh có cảm giác ba chiều. Độ sâu trường ảnh của SEM lớn hơn hàng trăm lần so với kính hiển vi quang học và lớn hơn hàng chục lần so với kính hiển vi điện tử truyền qua.
(E) Phạm vi phóng đại hình ảnh rộng, độ phân giải cũng tương đối cao. Có thể phóng đại hàng chục lần đến hàng trăm nghìn lần, về cơ bản nó bao gồm từ kính lúp, kính hiển vi quang học cho đến phạm vi phóng đại của kính hiển vi điện tử truyền qua. Độ phân giải giữa kính hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử truyền qua, lên tới 3nm.
(vi) Mức độ hư hại và nhiễm bẩn của mẫu do chùm tia điện tử gây ra là nhỏ.
(vii) Trong khi quan sát hình thái, các tín hiệu khác phát ra từ mẫu có thể được sử dụng để phân tích thành phần vi mô.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của kính hiển vi điện tử quét
(a) Cấu trúc 1. thùng
Nòng súng bao gồm súng điện tử, gương tụ điện, vật kính và hệ thống quét. Vai trò của nó là tạo ra chùm electron rất mịn (đường kính khoảng vài nm) và tạo ra chùm electron khi quét bề mặt mẫu, đồng thời kích thích nhiều loại tín hiệu.
Hệ thống thu thập và xử lý tín hiệu điện tử
Trong buồng mẫu, chùm electron quét tương tác với mẫu để tạo ra nhiều loại tín hiệu, bao gồm electron thứ cấp, electron tán xạ ngược, tia X, electron bị hấp thụ, electron Auger, v.v. Trong các tín hiệu trên, quan trọng nhất là các electron thứ cấp, là các electron bên ngoài trong nguyên tử mẫu bị kích thích bởi các electron tới, được tạo ra trong vùng từ vài nm đến hàng chục nm bên dưới bề mặt mẫu và sự tạo ra nó tỷ lệ phụ thuộc chủ yếu vào hình thái và thành phần của mẫu. Hình ảnh kính hiển vi điện tử quét thường được gọi là hình ảnh điện tử thứ cấp, là tín hiệu điện tử hữu ích nhất để nghiên cứu hình thái bề mặt của mẫu. Đầu dò electron thứ cấp (Hình 15(2) của đầu dò là máy quang nhấp nháy, khi các electron chạm vào máy dò nhấp nháy, 1 trong đó ánh sáng được tạo ra, ánh sáng này được truyền đến ống nhân quang bằng ống đèn, tín hiệu ánh sáng đó được chuyển đổi thành tín hiệu hiện tại, sau đó bằng bộ tiền khuếch đại và khuếch đại video, tín hiệu hiện tại được chuyển đổi thành tín hiệu điện áp và cuối cùng được gửi đến cổng của ống hình.
