Сканирующая электронная микроскопия(SEM) использует сфокусированный луч электронов высокой энергии для создания увеличенных двумерных изображений образца высокой четкости. Для этого электронный луч направляется на выбранные участки поверхности твердого образца. Взаимодействие электронов пучка с образцом приводит к генерации различных сигналов. Эти сигналы записываются и далее обрабатываются для получения изображений в цифровом формате. Его можно использовать для выявления такой информации, как внутренняя структура образца, внешняя текстура образца, химический состав вещества, а также ориентация и расположение элементов, составляющих образец. Сканирующий электронный микроскоп был впервые создан в 1937 году немецким исследователем, физиком-прикладником и изобретателем Манфредом фон Арденом. Увеличение сканирующих электронных микроскопов обычно варьируется от 20X до примерно 30X. Пространственное разрешение сканирующей электронной микроскопии составляет от 50 до 100 нм.
Указатель статей (нажмите, чтобы перейти)
Сканирующий электронный микроскоп работает
Применение сканирующей электронной микроскопии
Преимущества сканирующей электронной микроскопии
Недостатки сканирующей электронной микроскопии
Сканирующий электронный микроскоп работает
Работа сканирующего электронного микроскопа часто зависит от регистрации отраженных электронов после их попадания на поверхность образца. Основным компонентом сканирующего электронного микроскопа является источник электронов. Обычно в большинстве сканирующих электронных микроскопов в качестве источника электронов используется нагретая вольфрамовая проволока. Здесь тепло имеет тенденцию передавать больше энергии электронам, направляя их в определенном направлении и создавая единый сфокусированный пучок электронов. Анод или положительно заряженная электродная пластина находится между источником электронов и конденсатором. Основная цель анода — отклонять электроны и выстраивать их в тонкую единую прямую линию. Это связано с тем, что электроны имеют отрицательный заряд, а анодная пластина имеет положительный заряд. Катушка сканирования и объектив расположены под конденсором. Электронный пучок, генерируемый источником, проходит через конденсатор, сканирующую катушку и объектив. Когда электроны, содержащиеся в электронном пучке, попадают на образец, они хаотично отражаются и рассеиваются во всех направлениях. Это называется выходом электронов и помогает пользователю установить соотношение между количеством рассеянных и удерживаемых электронов. Сигналы, возникающие в результате взаимодействия электрона с образцом и ухода электронов, обнаруживаются детектором. Детектор также подключен к датчику. Образцы обычно состоят из неровностей и впадин. Когда электроны попадают на неровные участки образца, большее количество электронов имеет тенденцию убегать, тогда как когда электроны попадают в впадины, относительно немногим удается отразиться и ускользнуть.
Сканирующий электронный микроскоп работает
Применение сканирующей электронной микроскопии
Сканирующая электронная микроскопия используется в качестве аналитического инструмента во многих областях, включая биологию, фармацевтическую промышленность, производство, физические лаборатории и многое другое. Некоторые из основных применений сканирующей электронной микроскопии:
1. Сканирующая электронная микроскопия широко используется вместе с энергодисперсионными рентгеновскими спектрометрами для точечного химического анализа.
2. В основном используется в биологических лабораториях для изучения внутренней структуры микроорганизмов на клеточном уровне.
3. Сканирующая электронная микроскопия имеет множество применений в промышленности. Например, его можно использовать для изучения поверхности твердых объектов и анализа распределения атомов в различных элементах.
4. Косметологи используют сканирующие электронные микроскопы для анализа мельчайших деталей косметических ингредиентов.
5. Производство использует сканирующую электронную микроскопию для поиска загрязнений и примесей в готовой продукции.
6. Отделы контроля качества в различных отраслях промышленности используют сканирующую электронную микроскопию для определения чистоты конкретных веществ. Например, фармацевтическая промышленность использует их для проверки того, хорошие или плохие лекарства, лекарства и другие продукты.
7. Сканирующая электронная микроскопия также используется для качественного химического анализа элементов, обеспечивая четко увеличенные изображения кристаллических структур.
8. Сканирующая электронная микроскопия имеет значительные преимущества в смежных областях, таких как нанотехнологии. Он обеспечивает точные измерения и подробные изображения объектов размером более 50 нм.
9. Может использоваться для различения различных фаз многофазных образцов.
10. Некоторые сканирующие электронные микроскопы оснащены дифракционными детекторами обратнорассеянных электронов, которые помогают исследовать и определять микроструктуру и кристаллическую ориентацию веществ.
11. Сканирующая электронная микроскопия часто используется для получения изображений объектов высокой четкости, которые могут показать пространственные изменения в соединениях.
12. Сканирующая электронная микроскопия обычно предпочтительна, когда требуется анализ выбранных мест пятна на образце.
13. Обычно используется в медицинской сфере для наблюдения за взаимодействием бактерий с кожей и органами тела. Это помогает врачам определить природу бактериального заболевания и подобрать лечение.
Преимущества сканирующей электронной микроскопии
Сканирующая электронная микроскопия имеет большие преимущества по сравнению с другими микроскопами. Некоторые из этих преимуществ перечислены ниже:
1. Сканирующие электронные микроскопы удобны и просты в использовании.
2. Они могут производить и давать результаты в цифровом формате.
3. Сканирующая электронная микроскопия позволяет быстро получить результаты, т.е. данные можно получить в течение нескольких минут.
4. Сканирующая электронная микроскопия требует минимальной подготовки проб.
5. Значительно улучшено разрешение сканирующего электронного микроскопа.
Недостатки сканирующей электронной микроскопии
Сканирующая электронная микроскопия имеет определенные ограничения и недостатки. Некоторые из них заключаются в следующем:
1. Сканирующие электронные микроскопы относительно дороги.
2. Перед использованием некоторые микроскопы должны соответствовать определенным особым условиям. Например, в помещении не должно быть вибрации и электромагнитного излучения.
3. Сканирующий электронный микроскоп имеет большую конструкцию.
4. Для нормальной работы сканирующего электронного микроскопа необходимо поддерживать постоянный уровень напряжения. Для фиксации амплитуды напряжения на постоянном значении может потребоваться дополнительная электронная схема или регулятор напряжения.
5. Этот тип микроскопа должен быть оборудован системой охлаждения.
6. Образец должен быть достаточно маленьким, чтобы поместиться в камере микроскопа. Горизонтальные размеры образца не должны превышать 10 см, а вертикальные размеры более ограничены и должны быть менее 40 мм.
7. Образцы, подлежащие исследованию с помощью сканирующей электронной микроскопии, должны быть твердыми. Влажные образцы не подходят, их необходимо предварительно подвергнуть пескоструйной очистке.
8. Сканирующие электронные микроскопы нельзя использовать для легких материалов, таких как водород, гелий и литий.
9. Для исследования образца изолятора с помощью сканирующего электронного микроскопа на его поверхность наносят токопроводящее покрытие. Однако этим можно пренебречь, если устройство способно работать в режиме низкого вакуума.
10. Живые образцы невозможно отсканировать с помощью сканирующего электронного микроскопа.
