หลักการและการประยุกต์ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด
คุณสมบัติของ SEM
เมื่อเปรียบเทียบกับกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดมีลักษณะดังต่อไปนี้:
(1) สามารถสังเกตโครงสร้างพื้นผิวของตัวอย่างได้โดยตรง และขนาดของตัวอย่างอาจมีขนาดใหญ่ถึง 120 มม. × 80 มม. × 50 มม.
(2) ขั้นตอนการเตรียมตัวอย่างง่ายและไม่ต้องหั่นเป็นชิ้นบางๆ
(3) ตัวอย่างสามารถแปลและหมุนในพื้นที่สามมิติในห้องตัวอย่างได้ จึงสามารถสังเกตตัวอย่างได้จากมุมต่างๆ
(4) ความชัดลึกมีขนาดใหญ่และภาพเต็มไปด้วยสามมิติ ความชัดลึกของฟิลด์ของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดนั้นใหญ่กว่าของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงหลายร้อยเท่า และใหญ่กว่าของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านหลายสิบเท่า
(5) ช่วงการขยายของภาพกว้างและความละเอียดค่อนข้างสูง สามารถขยายได้สิบเท่าถึงหลายแสนเท่า และโดยพื้นฐานแล้วจะมีช่วงการขยายตั้งแต่แว่นขยาย กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง ไปจนถึงกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน ความละเอียดอยู่ระหว่างกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน สูงถึง 3 นาโนเมตร
(6) ความเสียหายและการปนเปื้อนของตัวอย่างจากลำแสงอิเล็กตรอนมีค่อนข้างน้อย
(7) ในขณะที่สังเกตสัณฐานวิทยา สัญญาณอื่นๆ จากตัวอย่างยังสามารถใช้เพื่อการวิเคราะห์องค์ประกอบระดับไมโคร
โครงสร้างและหลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด
1.กระบอกเลนส์
กระบอกเลนส์ประกอบด้วยปืนอิเล็กตรอน เลนส์คอนเดนเซอร์ เลนส์ใกล้วัตถุ และระบบสแกน หน้าที่ของมันคือสร้างลำแสงอิเล็กตรอนที่บางมาก (เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณสองสามนาโนเมตร) และทำให้ลำแสงอิเล็กตรอนสแกนพื้นผิวของตัวอย่าง และกระตุ้นสัญญาณต่างๆ พร้อมกัน
2. ระบบรวบรวมและประมวลผลสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์
ในห้องตัวอย่าง ลำแสงอิเล็กตรอนแบบส่องกราดจะทำปฏิกิริยากับตัวอย่างเพื่อสร้างสัญญาณต่างๆ รวมถึงอิเล็กตรอนทุติยภูมิ อิเล็กตรอนที่กระจายกลับ รังสีเอกซ์ อิเล็กตรอนที่ถูกดูดกลืน อิเล็กตรอนของสว่าน ฯลฯ ในบรรดาสัญญาณข้างต้น สัญญาณที่สำคัญที่สุดคืออิเล็กตรอนทุติยภูมิ ซึ่งเป็นอิเล็กตรอนวงนอกในอะตอมของตัวอย่างที่ถูกกระตุ้นโดยอิเล็กตรอนที่ตกกระทบ ซึ่งถูกสร้างขึ้นในพื้นที่หลายนาโนเมตรถึงหลายสิบนาโนเมตรใต้พื้นผิวตัวอย่าง และอัตราการสร้างส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับลักษณะทางสัณฐานวิทยาและองค์ประกอบของตัวอย่าง ที่เรียกว่าภาพอิเล็กตรอนแบบส่องกราดมักจะหมายถึงภาพอิเล็กตรอนทุติยภูมิ ซึ่งเป็นสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ที่มีประโยชน์ที่สุดสำหรับการศึกษาลักษณะทางสัณฐานวิทยาของพื้นผิวของตัวอย่าง ตัวตรวจจับสำหรับตรวจจับอิเล็กตรอนทุติยภูมิ (โพรบในรูปที่ 15(2) เป็นแบบซินทิลเลเตอร์ เมื่ออิเล็กตรอนชนกับซินทิลเลเตอร์ 1 จะสร้างแสงขึ้น แสงนี้จะถูกส่งไปยังหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์โดยตัวนำแสง และสัญญาณแสง นั่นคือ มันถูกแปลงเป็นสัญญาณปัจจุบัน จากนั้นผ่านการขยายสัญญาณล่วงหน้าและการขยายสัญญาณวิดีโอ สัญญาณปัจจุบันจะถูกแปลงเป็นสัญญาณแรงดันไฟฟ้า และส่งไปยังกริดของหลอดภาพในที่สุด
