Kính hiển vi điện tử quét hoạt động như thế nào? Các lợi thế là gì?
1: Kính hiển vi điện tử quét
Vì kính hiển vi điện tử truyền qua được chụp bởi TE, nên yêu cầu độ dày của mẫu phải nằm trong phạm vi kích thước mà chùm tia điện tử có thể xuyên qua. Để đạt được điều này, cần phải biến đổi các mẫu có kích thước lớn đến mức có thể chấp nhận được đối với kính hiển vi điện tử truyền qua thông qua các phương pháp chuẩn bị mẫu cồng kềnh khác nhau.
Liệu nó có thể trực tiếp sử dụng các đặc tính vật chất của vật liệu bề mặt mẫu để chụp ảnh bằng kính hiển vi hay không đã trở thành mục tiêu mà các nhà khoa học theo đuổi.
Sau khi làm việc chăm chỉ, ý tưởng này đã trở thành hiện thực ----- kính hiển vi điện tử quét (ScanningElectronicMicroscopy, SEM).
SEM là một thiết bị quang học điện tử sử dụng chùm tia điện tử rất mịn để quét bề mặt của mẫu cần quan sát và thu thập một loạt thông tin điện tử được tạo ra bởi sự tương tác giữa chùm điện tử và mẫu, được biến đổi và khuếch đại để tạo thành một tấm ảnh. Nó là một công cụ hữu ích để nghiên cứu cấu trúc bề mặt ba chiều.
Nguyên tắc làm việc của nó là:
Trong nòng thấu kính chân không cao, chùm tia điện tử do súng điện tử tạo ra được thấu kính hội tụ điện tử hội tụ thành chùm tia mỏng, và được quét và bắn phá từng điểm trên bề mặt mẫu để tạo ra một loạt thông tin điện tử (các điện tử thứ cấp , điện tử phản xạ ngược, điện tử truyền qua, Điện tử hấp thụ, v.v.), các tín hiệu điện tử khác nhau được máy dò nhận, khuếch đại bởi bộ khuếch đại điện tử, sau đó được đưa vào ống hình được điều khiển bởi lưới ống hình.
Khi chùm tia điện tử tập trung quét qua bề mặt của mẫu, do các tính chất vật lý và hóa học, thế năng bề mặt, thành phần nguyên tố và hình dạng lồi lõm của bề mặt của các phần khác nhau của mẫu, thông tin điện tử được kích thích bởi chùm tia điện tử là khác nhau, dẫn đến chùm tia điện tử của ống hình ảnh Cường độ cũng thay đổi liên tục và cuối cùng có thể thu được hình ảnh tương ứng với cấu trúc bề mặt của mẫu trên màn hình huỳnh quang của kinescope. Tùy thuộc vào tín hiệu điện tử mà máy dò nhận được, có thể thu được hình ảnh điện tử tán xạ ngược, ảnh điện tử thứ cấp, ảnh điện tử hấp thụ, v.v. của mẫu tương ứng.
Như đã mô tả ở trên, kính hiển vi điện tử quét hầu hết có các mô-đun sau: mô-đun hệ thống quang điện tử, mô-đun điện áp cao, mô-đun hệ thống chân không, mô-đun phát hiện tín hiệu vi mô, mô-đun điều khiển, mô-đun điều khiển vi giai đoạn, v.v.
Hai: ưu điểm của kính hiển vi điện tử quét
1. Độ phóng đại
Do kích thước màn huỳnh quang của kính hiển vi điện tử quét là cố định nên sự thay đổi độ phóng đại được thực hiện bằng cách thay đổi biên độ quét của chùm tia điện tử trên bề mặt mẫu.
Nếu giảm dòng điện của cuộn quét thì phạm vi quét của chùm tia điện tử trên mẫu sẽ giảm và độ phóng đại sẽ tăng lên. Việc điều chỉnh rất thuận tiện và có thể điều chỉnh liên tục từ 20 lần đến khoảng 200,000 lần.
2. Nghị quyết
Độ phân giải là chỉ số hiệu suất chính của SEM.
Độ phân giải được xác định bởi đường kính của chùm tia điện tử tới và loại tín hiệu điều chế:
Đường kính chùm tia điện tử càng nhỏ thì độ phân giải càng cao.
Các tín hiệu vật lý khác nhau được sử dụng để chụp ảnh có độ phân giải khác nhau.
Ví dụ, các electron SE và BE có phạm vi phát xạ khác nhau trên bề mặt mẫu và độ phân giải của chúng cũng khác nhau. Nói chung, độ phân giải của SE là khoảng 5-10 nm và của BE là khoảng 50-200 nm.
3. Độ sâu trường ảnh
Nó đề cập đến một loạt các khả năng mà một ống kính có thể đồng thời lấy nét và chụp ảnh trên các phần khác nhau của mẫu với độ không đồng đều.
Thấu kính cuối cùng của kính hiển vi điện tử quét sử dụng góc khẩu độ nhỏ và tiêu cự dài, do đó có thể thu được độ sâu trường ảnh lớn, lớn hơn 100-500 lần so với kính hiển vi quang học thông thường và lớn hơn 10 lần so với của kính hiển vi điện tử truyền qua.
Độ sâu trường ảnh lớn, cảm giác ba chiều mạnh mẽ và hình dạng chân thực là những đặc điểm nổi bật của SEM.
Mẫu cho SEM được chia thành hai loại:
1 là mẫu có độ dẫn điện tốt, nhìn chung có thể duy trì hình dạng ban đầu và có thể quan sát được dưới kính hiển vi điện tử mà không cần hoặc chỉ cần làm sạch một chút;
2. Các mẫu không dẫn điện hoặc mẫu bị mất nước, thoát khí, co ngót biến dạng trong chân không cần phải được xử lý thích hợp mới có thể quan sát được.
