การประยุกต์ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด

การประยุกต์ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดเป็นเครื่องมืออเนกประสงค์ที่มีคุณสมบัติเหนือกว่ามากมาย และเป็นเครื่องมือที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด สามารถทำการวิเคราะห์พื้นฐานดังต่อไปนี้:

เดอะ
(1) การสังเกตและวิเคราะห์รูปทรงสามมิติ

เดอะ
(2) ขณะสังเกตสัณฐานวิทยา การวิเคราะห์องค์ประกอบของพื้นที่จุลภาคจะดำเนินการ

เดอะ
① สังเกตวัสดุนาโน วัสดุนาโนที่เรียกว่าหมายถึงวัสดุของแข็งที่ได้จากการอัดอนุภาคหรือผลึกที่ประกอบเป็นวัสดุในช่วง 0.1 ถึง 100 นาโนเมตร และทำให้พื้นผิวสะอาด วัสดุนาโนมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่ไม่เหมือนใครซึ่งแตกต่างจากสถานะผลึกและอสัณฐาน วัสดุนาโนมีโอกาสในการพัฒนาในวงกว้างและจะกลายเป็นทิศทางหลักของการวิจัยวัสดุในอนาคต คุณลักษณะที่สำคัญของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดคือความละเอียดสูง ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการสังเกตวัสดุนาโน

เดอะ
② วิเคราะห์การแตกหักของวัสดุ คุณสมบัติที่สำคัญอีกประการหนึ่งของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดคือระยะชัดลึกที่กว้างและภาพเต็มไปด้วยสามมิติ ความลึกของโฟกัสของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดนั้นใหญ่กว่าของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านถึง 10 เท่า และใหญ่กว่าของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงหลายร้อยเท่า เนื่องจากระยะชัดลึกของภาพขนาดใหญ่ ภาพอิเล็กทรอนิกส์ที่สแกนที่ได้จึงมีรูปร่างสามมิติและสามารถให้ข้อมูลได้มากกว่ากล้องจุลทรรศน์อื่นๆ คุณสมบัตินี้มีประโยชน์มากสำหรับผู้ใช้ สัณฐานวิทยาการแตกหักที่แสดงโดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดนำเสนอสาระสำคัญของการแตกหักของวัสดุจากมุมมองของระดับความลึกและความชัดลึกสูง มีบทบาทสำคัญในการสอน การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ และการผลิต แง่มุมต่างๆ เช่น การกำหนดความมีเหตุผลเป็นเครื่องมือที่ทรงพลัง

เดอะ
③ สังเกตพื้นผิวเดิมของตัวอย่างขนาดใหญ่โดยตรง สามารถสังเกตตัวอย่างที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 มม. สูง 50 มม. หรือขนาดใหญ่กว่าได้โดยตรง โดยไม่มีข้อจำกัดด้านรูปร่างของตัวอย่าง และยังสามารถสังเกตพื้นผิวที่ขรุขระได้ ซึ่งช่วยประหยัดเวลาในการเตรียมตัวอย่างและทำได้อย่างแท้จริง สังเกตตัวอย่าง ความเปรียบต่างของส่วนประกอบวัสดุต่างๆ ของตัวตัวอย่าง (ภาพอิเล็กตรอนสะท้อนกลับ)

เดอะ
④ สังเกตตัวอย่างหนา เมื่อสังเกตตัวอย่างที่มีความหนา จะได้ความละเอียดสูงและได้รูปร่างที่เหมือนจริงที่สุด ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดอยู่ระหว่างความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน อย่างไรก็ตาม เมื่อเปรียบเทียบการสังเกตตัวอย่างที่มีความหนา เนื่องจากยังคงใช้วิธีการเคลือบในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน และความละเอียดของการเคลือบจะสามารถทำได้เพียง 10 นาโนเมตร และการสังเกตไม่ใช่ตัวอย่าง ดังนั้น จึงใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด มีประโยชน์มากกว่าในการสังเกตตัวอย่างที่มีความหนา และสามารถรับข้อมูลพื้นผิวตัวอย่างจริงได้มากขึ้น

เดอะ
⑤ สังเกตรายละเอียดของแต่ละพื้นที่ของตัวอย่าง ช่วงการเคลื่อนที่ของตัวอย่างในห้องตัวอย่างนั้นกว้างมาก ระยะการทำงานของกล้องจุลทรรศน์อื่นๆ มักจะอยู่ที่ 2 ถึง 3 ซม. เท่านั้น ดังนั้นในความเป็นจริงแล้ว เฉพาะตัวอย่างเท่านั้นที่ได้รับอนุญาตให้เคลื่อนที่ในปริภูมิสองมิติ แต่จะแตกต่างในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด เนื่องจากระยะการทำงานที่กว้าง (อาจมากกว่า 20 มม.) ระยะชัดลึกที่กว้าง (ใหญ่กว่ากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านถึง 10 เท่า) และพื้นที่ขนาดใหญ่ของห้องเก็บตัวอย่าง ดังนั้นจึงสามารถวางตัวอย่างในพื้นที่สามมิติได้ การเคลื่อนไหวมีอิสระ 6 องศา (นั่นคือ การแปลพื้นที่สามมิติ การหมุนพื้นที่สามมิติ) และช่วงการเคลื่อนย้ายมีขนาดใหญ่ ซึ่งนำความสะดวกสบายอย่างมาก ไปจนถึงการสังเกตรายละเอียดในแต่ละพื้นที่ของตัวอย่างรูปร่างผิดปกติ

เดอะ
⑥สังเกตตัวอย่างภายใต้มุมมองที่กว้างและกำลังขยายต่ำ มุมมองของตัวอย่างที่สังเกตได้จากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดมีขนาดใหญ่ ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด พื้นที่การมองเห็น F ที่สามารถสังเกตตัวอย่างในเวลาเดียวกันถูกกำหนดโดยสูตรต่อไปนี้: F=L/M

เดอะ
ในสูตร F——ขอบเขตระยะการมองเห็น;

เดอะ
M - กำลังขยายเมื่อสังเกต

L——ขนาดหน้าจอของหลอดภาพ

หากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดใช้หลอดภาพขนาด 30 ซม. (12 นิ้ว) เมื่อกำลังขยาย 15 เท่า ขอบเขตการมองเห็นจะกว้างถึง 20 มม. มุมมองภาพขนาดใหญ่และกำลังขยายต่ำเพื่อสังเกตภูมิประเทศของตัวอย่างมีความจำเป็นสำหรับบางสาขา เช่น การสืบสวนคดีอาชญากรรมและโบราณคดี

⑦ ดำเนินการสังเกตการณ์อย่างต่อเนื่องจากกำลังขยายสูงไปยังกำลังขยายต่ำ ช่วงการขยายที่ปรับได้กว้างมากและไม่จำเป็นต้องโฟกัสบ่อยๆ ช่วงการขยายของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดกว้างมาก (ตั้งแต่ 50,000 ถึง 200,000 เท่า ปรับได้อย่างต่อเนื่อง) และหลังจากการโฟกัสหนึ่งครั้ง จะสามารถสังเกตได้อย่างต่อเนื่องตั้งแต่กำลังขยายสูงไปจนถึงกำลังขยายต่ำ และจากกำลังขยายต่ำไปสู่กำลังขยายสูงโดยไม่ต้องปรับโฟกัสใหม่ การวิเคราะห์สะดวกเป็นพิเศษ

⑧ การสังเกตตัวอย่างทางชีวภาพ ระดับความเสียหายและการปนเปื้อนของตัวอย่างเนื่องจากการฉายรังสีอิเล็กตรอนมีน้อยมาก เมื่อเปรียบเทียบกับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบอื่น เนื่องจากกระแสของหัววัดอิเล็กตรอนที่ใช้ในการสังเกตการณ์มีขนาดเล็ก (โดยทั่วไปประมาณ 10 -10 ~ 10 -12A) ขนาดลำแสงของหัววัดอิเล็กตรอนจึงมีขนาดเล็ก (ปกติคือ 5 นาโนเมตรถึง หลายสิบนาโนเมตร) และอิเล็กตรอน พลังงานของหัววัดก็ค่อนข้างน้อยเช่นกัน (แรงดันความเร่งอาจมีขนาดเล็กถึง 2 kV) และตัวอย่างไม่ได้ฉายรังสีที่จุดคงที่ แต่ฉายรังสีในลักษณะการสแกนแรสเตอร์ ดังนั้น ความเสียหายและการปนเปื้อนของตัวอย่างเกิดขึ้นเนื่องจากการฉายรังสีอิเล็กตรอนน้อยมาก ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการสังเกตตัวอย่างทางชีวภาพ

⑨ ดำเนินการสังเกตการณ์แบบไดนามิก ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ข้อมูลภาพส่วนใหญ่เป็นข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ ตามระดับทางเทคนิคของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ แม้แต่ข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ที่เปลี่ยนแปลงด้วยความเร็วสูงก็สามารถรับ ประมวลผล และจัดเก็บได้ทันเวลาโดยไม่ยาก ดังนั้นจึงสามารถดำเนินการสังเกตกระบวนการแบบไดนามิกบางอย่างได้ หากมีการติดตั้งอุปกรณ์เสริม เช่น การทำความร้อน การทำความเย็น การดัด การยืด และการกัดด้วยไอออนในห้องตัวอย่าง กระบวนการเปลี่ยนแปลงไดนามิก เช่น การเปลี่ยนเฟสและการแตกหักสามารถสังเกตได้ผ่านอุปกรณ์ทีวี 10 รับข้อมูลต่างๆ จากภูมิประเทศพื้นผิวของตัวอย่าง ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ไม่เพียงแต่สามารถใช้อิเล็กตรอนที่ตกกระทบเพื่อโต้ตอบกับตัวอย่างเพื่อสร้างข้อมูลต่างๆ สำหรับการถ่ายภาพ แต่ยังสามารถรับวิธีการแสดงภาพแบบพิเศษที่หลากหลายด้วยวิธีการประมวลผลสัญญาณ และยังสามารถรับข้อมูลจากพื้นผิว สัณฐานวิทยาของตัวอย่าง รับข้อมูลต่างๆ เนื่องจากภาพอิเล็กตรอนแบบส่องกราดไม่ได้ถูกบันทึกในเวลาเดียวกัน มันจึงถูกย่อยสลายเป็นเกือบล้านชิ้นและบันทึกตามลำดับ ดังนั้นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดจึงไม่เพียงแต่สังเกตสัณฐานวิทยาของพื้นผิวเท่านั้น แต่ยังวิเคราะห์องค์ประกอบและองค์ประกอบต่างๆ และผ่าน รูปแบบช่องอิเล็กตรอน สำหรับการวิเคราะห์ทางผลึกศาสตร์ ขนาดพื้นที่ที่เลือกสามารถอยู่ระหว่าง 10μm ถึง 2μm

เนื่องจากคุณสมบัติและหน้าที่ของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดที่กล่าวมาข้างต้น จึงได้รับความสนใจจากนักวิจัยทางวิทยาศาสตร์มากขึ้นเรื่อย ๆ และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้นเรื่อย ๆ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านวัสดุศาสตร์ (วัสดุโลหะ วัสดุที่ไม่ใช่โลหะ วัสดุนาโน) โลหะวิทยา ชีววิทยา การแพทย์ วัสดุและอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ การสำรวจทางธรณีวิทยา การควบคุมศัตรูพืช การระบุภัยพิบัติ (ไฟ การวิเคราะห์ความล้มเหลว) การลาดตระเวนทางอาญา การระบุอัญมณี การระบุคุณภาพผลิตภัณฑ์ และการควบคุมกระบวนการผลิตในอุตสาหกรรมการผลิต เป็นต้น