หลักการและการประยุกต์ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM)
ลักษณะของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน
เมื่อเทียบกับกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดมีลักษณะดังต่อไปนี้:
(i) สามารถสังเกตโครงสร้างของพื้นผิวตัวอย่างได้โดยตรง และขนาดของตัวอย่างอาจมีขนาดใหญ่ถึง 120 มม. x 80 มม. x 50 มม.
(ii) กระบวนการเตรียมตัวอย่างนั้นง่ายดาย โดยไม่ต้องหั่นเป็นชิ้นบางๆ
(iii) ตัวอย่างสามารถแปลและหมุนได้ในพื้นที่สามองศาในห้องตัวอย่าง เพื่อให้สามารถสังเกตตัวอย่างได้จากมุมต่างๆ
(iv) ระยะชัดลึกมีขนาดใหญ่ และภาพมีความรู้สึกสามมิติมากมาย ความชัดลึกของ SEM นั้นใหญ่กว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงหลายร้อยเท่าและใหญ่กว่ากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านหลายสิบเท่า
(E) ช่วงการขยายภาพกว้าง ความละเอียดยังค่อนข้างสูง สามารถขยายได้หลายสิบเท่าถึงหลายแสนครั้ง โดยพื้นฐานแล้วประกอบด้วยตั้งแต่แว่นขยาย กล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัล จนถึงช่วงการขยายของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน ความละเอียดระหว่างกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านถึง 3 นาโนเมตร
(vi) ความเสียหายและการปนเปื้อนของตัวอย่างจากลำแสงอิเล็กตรอนมีน้อย
(vii) ในขณะที่สังเกตสัณฐานวิทยา สัญญาณอื่นๆ ที่ปล่อยออกมาจากตัวอย่างสามารถนำมาใช้สำหรับการวิเคราะห์องค์ประกอบในระดับจุลภาคได้
โครงสร้างและหลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด
(ก) โครงสร้าง 1. ลำกล้อง
ลำกล้องประกอบด้วยปืนอิเล็กตรอน กระจกคอนเดนเซอร์ เลนส์ใกล้วัตถุ และระบบสแกน บทบาทของมันคือการสร้างลำอิเล็กตรอนที่ละเอียดมาก (เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณไม่กี่นาโนเมตร) และสร้างลำอิเล็กตรอนในการสแกนพื้นผิวตัวอย่าง ขณะเดียวกันก็กระตุ้นสัญญาณต่างๆ
ระบบรวบรวมและประมวลผลสัญญาณอิเล็กตรอน
ในห้องตัวอย่าง ลำแสงอิเล็กตรอนแบบสแกนจะโต้ตอบกับตัวอย่างเพื่อสร้างสัญญาณต่างๆ รวมถึงอิเล็กตรอนทุติยภูมิ อิเล็กตรอนที่กระจัดกระจายด้านหลัง รังสีเอกซ์ อิเล็กตรอนที่ถูกดูดซับ อิเล็กตรอนแบบสว่าน และอื่นๆ จากสัญญาณข้างต้น สิ่งที่สำคัญที่สุดคืออิเล็กตรอนทุติยภูมิ ซึ่งเป็นอิเล็กตรอนชั้นนอกในอะตอมตัวอย่างที่ถูกกระตุ้นโดยอิเล็กตรอนที่ตกกระทบ ซึ่งสร้างขึ้นในบริเวณใต้พื้นผิวของตัวอย่างไม่กี่นาโนเมตรถึงสิบนาโนเมตร และการสร้างของมัน อัตราขึ้นอยู่กับสัณฐานวิทยาและองค์ประกอบของตัวอย่างเป็นหลัก ภาพกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด โดยทั่วไปเรียกว่าภาพอิเล็กตรอนทุติยภูมิ ซึ่งเป็นสัญญาณอิเล็กตรอนที่มีประโยชน์มากที่สุดสำหรับการศึกษาสัณฐานวิทยาของพื้นผิวของตัวอย่าง การตรวจจับตัวตรวจจับอิเล็กตรอนทุติยภูมิ (รูปที่ 15 (2) ของโพรบเป็นรังสีเรืองแสงวาบ เมื่ออิเล็กตรอนชนกับรังสีเรืองแสงวาบ 1 ซึ่งเกิดแสงขึ้น แสงนี้จะถูกส่งไปยังหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์โดยท่อแสง ซึ่งเป็นสัญญาณไฟที่ จะถูกแปลงเป็นสัญญาณปัจจุบัน จากนั้นโดยปรีแอมพลิฟายเออร์และการขยายวิดีโอ สัญญาณปัจจุบันจะถูกแปลงเป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้า และสุดท้ายจะถูกส่งไปยังประตูของหลอดภาพ
