Сканираща електронна микроскопия(SEM) използва фокусиран лъч от високоенергийни електрони за създаване на увеличени двуизмерни изображения с висока разделителна способност на проба. За тази цел електронният лъч се насочва върху избрани части от повърхността на твърдата проба. Взаимодействието между електроните на лъча и пробата води до генериране на различни сигнали. Тези сигнали се записват и допълнително се обработват за получаване на изображения в цифров формат. Може да се използва за разкриване на информация като вътрешната структура на пробата, външната текстура на пробата, химичния състав на веществото и ориентацията и разположението на елементите, които изграждат пробата. Сканиращият електронен микроскоп е създаден за първи път през 1937 г. от немски изследовател, приложен физик и изобретател Манфред фон Арден. Увеличенията за сканиращи електронни микроскопи обикновено варират от 20X до приблизително 30,000X. Пространствената разделителна способност на сканиращата електронна микроскопия варира от 50 до 100 nm.
Индекс на статиите (щракнете за скок)
Работещ сканиращ електронен микроскоп
Приложения на сканираща електронна микроскопия
Предимства на сканиращата електронна микроскопия
Недостатъци на сканиращата електронна микроскопия
Работещ сканиращ електронен микроскоп
Работата на сканиращия електронен микроскоп често зависи от откриването на отразени електрони, след като ударят повърхността на пробата. Основният компонент на сканиращия електронен микроскоп е източникът на електрони. Обикновено в повечето сканиращи електронни микроскопи като източник на електрони се използва нагрята волфрамова жица. Тук топлината се стреми да осигури повече енергия на електроните, като ги насочва в определена посока и създава единичен фокусиран лъч от електрони. Анодът или положително заредената електродна плоча съществува между източника на електрони и кондензатора. Основната цел на анода е да отклони електроните и да ги подреди в тънка, единична права линия. Това е така, защото електроните имат отрицателен заряд, а анодната плоча има положителен заряд. Сканиращата бобина и лещата на обектива са разположени под кондензатора. Електронният лъч, генериран от източника, преминава през кондензатора, сканиращата бобина и лещата на обектива. Когато електроните, съдържащи се в електронния лъч, ударят пробата, те се отразяват произволно и се разпръскват във всички посоки. Това се нарича бягство от електрони и помага на потребителя да установи връзка между броя на разпръснатите и задържаните електрони. Сигнали, произтичащи от взаимодействия електрон-проба и изпускане на електрони, се откриват от детектора. Детекторът също е свързан към сензора. Пробите обикновено се състоят от неравности и вдлъбнатини. Когато електрони ударят неравни области на проба, повече електрони са склонни да избягат, докато когато електроните ударят долини, сравнително малко успяват да отразят и да избягат.
Работещ сканиращ електронен микроскоп
Приложения на сканираща електронна микроскопия
Сканиращата електронна микроскопия се използва като аналитичен инструмент в много области, включително биология, фармацевтична индустрия, производство, физични лаборатории и др. Някои от основните приложения на сканиращата електронна микроскопия са:
1. Сканиращата електронна микроскопия се използва широко с енергийно диспергиращи рентгенови спектрометри за точков химичен анализ.
2. Използва се главно в биологични лаборатории за изследване на вътрешната структура на микроорганизмите на клетъчно ниво.
3. Сканиращата електронна микроскопия има много приложения в индустрията. Например, може да се използва за изследване на повърхността на твърди обекти и анализ на разпределението на атомите в различни елементи.
4. Козметиците използват сканиращи електронни микроскопи, за да анализират дребните детайли на козметичните съставки.
5. Производството използва сканираща електронна микроскопия за търсене на замърсители и примеси в готовите продукти.
6. Отделите за контрол на качеството в различни индустрии използват сканираща електронна микроскопия, за да определят чистотата на специфични вещества. Например, фармацевтичната индустрия ги използва, за да тества дали лекарствата, лекарствата и други продукти са добри или лоши.
7. Сканиращата електронна микроскопия се използва и за качествен химичен анализ на елементи чрез предоставяне на ясно увеличени изображения на кристални структури.
8. Сканиращата електронна микроскопия има значителни предимства в свързани области като нанотехнологиите. Той осигурява прецизни измервания и детайлни изображения на обекти с размери над 50 nm.
9. Може да се използва за разграничаване на различни фази на многофазни проби.
10. Някои сканиращи електронни микроскопи са оборудвани с дифракционни детектори за обратно разсеяни електрони, които помагат за изследване и определяне на микроструктурата и кристалната ориентация на веществата.
11. Сканиращата електронна микроскопия често се използва за създаване на изображения с висока разделителна способност на обекти, които могат да покажат пространствени промени в съединенията.
12. Сканиращата електронна микроскопия обикновено се предпочита, когато се изисква анализ на избрани места върху проба.
13. Обикновено се използва в областта на медицината за наблюдение на взаимодействието на бактериите с кожата и органите на тялото. Това помага на лекарите да определят естеството на бактериалното заболяване и да намерят лечение.
Предимства на сканиращата електронна микроскопия
Сканиращата електронна микроскопия има големи предимства в сравнение с други микроскопи. Някои от тези предимства са изброени по-долу:
1. Сканиращите електронни микроскопи са удобни и лесни за използване.
2. Те могат да произвеждат и произвеждат резултати в цифров формат.
3. Сканиращата електронна микроскопия може да даде резултати бързо, т.е. данните могат да бъдат получени в рамките на няколко минути.
4. Сканиращата електронна микроскопия изисква минимална подготовка на пробата.
5. Разделителната способност на сканиращия електронен микроскоп е значително подобрена.
Недостатъци на сканиращата електронна микроскопия
Сканиращата електронна микроскопия има определени ограничения и недостатъци. Някои от тях са както следва:
1. Сканиращите електронни микроскопи са относително скъпи.
2. Някои микроскопи трябва да отговарят на определени специални условия преди употреба. Например в помещението не трябва да има вибрации и електромагнитно излъчване.
3. Сканиращият електронен микроскоп има голяма структура.
4. Трябва да се поддържат постоянни нива на напрежение за нормална работа на сканиращия електронен микроскоп. Това може да изисква допълнителна електронна схема или регулатор на напрежението, за да се фиксира амплитудата на напрежението до постоянна стойност.
5. Този тип микроскоп трябва да бъде оборудван с охладителна система.
6. Пробата трябва да е достатъчно малка, за да се побере в камерата на микроскопа. Хоризонталните размери на пробата не трябва да надвишават 10 cm, докато вертикалните размери са по-ограничени и трябва да бъдат по-малки от 40 mm.
7. Пробите за изследване чрез сканираща електронна микроскопия трябва да бъдат твърди. Мокрите проби не са подходящи и първо трябва да бъдат бластирани.
8. Сканиращите електронни микроскопи не могат да се използват за леки материали като водород, хелий и литий.
9. За да се изследва образец на изолатор с помощта на сканиращ електронен микроскоп, върху повърхността му се нанася проводящо покритие. Това обаче може да се пренебрегне, ако устройството може да работи в режим на нисък вакуум.
10. Живите проби не могат да бъдат сканирани с помощта на сканиращ електронен микроскоп.
