Úvod do princípov, výhod a oblastí použitia rastrovacej elektrónovej mikroskopie
Rastrovací elektrónový mikroskop je schopný pozorovať morfológiu a štruktúru povrchu vzoriek s veľmi vysokým rozlíšením, čo je jeden z mocných nástrojov pre výskum materiálovo orientovaných pracovníkov a vedcov. Rozsah jeho použitia je taký široký, že ho možno rozšíriť aj na biologické, lekárske a priemyselné oblasti. V tomto článku bude komplexne predstavený princíp, charakteristika, výhody a klasifikácia rastrovacieho elektrónového mikroskopu, aby ste lepšie porozumeli rastrovaciemu elektrónovému mikroskopu.
Princíp činnosti rastrovacieho elektrónového mikroskopu
Rastrovacie elektrónové mikroskopy sú založené na vlastnostiach elektrónov. Používajú zaostrený elektrónový lúč namiesto viditeľného svetla, ktoré sa nachádza v tradičných optických mikroskopoch. Používajú vysokorýchlostný elektrónový lúč na interakciu s elektrónmi na povrchu vzorky, čo spôsobuje emisiu elektrónov. Tieto emitované sekundárne elektróny sú detekované detektorom. Je prijatý a prevedený do vyššieho rozlíšenia a detailnejšieho obrazu.
Rastrovací elektrónový mikroskop pozostáva hlavne z elektrónovej pištole, zaostrovacieho systému, skenovacej cievky, stolíka na vzorky a detektora. Elektrónové delo generuje elektrónový lúč, ktorý je potom zaostrovacím systémom zaostrený na veľmi malú oblasť. Riadený skenovacou cievkou interaguje s atómami a molekulami vo vzorke, keď sa pohybuje po povrchu vzorky a generuje signály. Tieto signály sú zachytené detektorom a následne spracované signálovým procesorom a nakoniec prevedené na vysoko kvalitný obraz.
Vlastnosti a výhody rastrovacieho elektrónového mikroskopu
1. Vysoké rozlíšenie: Skenovacie elektrónové mikroskopy majú veľmi vysoké rozlíšenie a dokážu pozorovať širokú škálu detailov, ako je štruktúra a povrchová morfológia drobných vzoriek. Najnovšie rozlíšenie zobrazovania sekundárnych elektrónov rastrovacieho elektrónového mikroskopu dosiahlo 3 ~ 4 nm.
2. Veľké zväčšenie: Rastrovacie elektrónové mikroskopy sú schopné pozorovania s veľkým zväčšením. Zväčšenie sa môže pohybovať od niekoľkonásobku in situ až po približne 200,{2}}-násobok, čo umožňuje jasné zobrazenie mikroštruktúr.
3. Bezkontaktné pozorovanie: Na rozdiel od transmisných elektrónových mikroskopov využívajú rastrovacie elektrónové mikroskopy bezkontaktné pozorovanie, pri ktorom sa nepoškodzuje tvar a štruktúra vzorky.
4. Väčšia hĺbka: Skenovací elektrónový mikroskop dokáže skenovať a analyzovať v rôznych hĺbkach, čo nám umožňuje pozorovať vnútornú štruktúru vzoriek, ktoré nie je možné zobraziť tradičnými mikroskopmi. Môže sa použiť na priame pozorovanie a analýzu mikrofraktúr. Preto sa väčšina analýz mikrofraktúr v súčasnosti vykonáva pomocou skenovacej elektrónovej mikroskopie.
5. Trojrozmerná rekonštrukcia: Získaním snímok preparátu zo všetkých uhlov môže skenovací elektrónový mikroskop vykonať trojrozmernú rekonštrukciu, aby poskytol komplexnejšie informácie.
6. Digitálne spracovanie: Digitálne spracovanie a analýza snímok z rastrovacieho elektrónového mikroskopu zlepšuje presnosť a spoľahlivosť pozorovania a analýzy. Môže byť použitý v spojení s energetickými spektrometrami, nábojovo viazanými zariadeniami (CCD) atď. Vykonávať analýzu chemického zloženia, analýzu energetického spektra atď.
Oblasti použitia rastrovacieho elektrónového mikroskopu
1. Náuka o materiáloch: Skenovací elektrónový mikroskop môže pomôcť výskumníkom pozorovať mikroštruktúru materiálov a analyzovať ich zloženie a povrchovú morfológiu. To je veľmi dôležité pre výskum a vývoj nových materiálov, zlepšovanie vlastností materiálov a kontrolu kvality.
2. Life Science: SEM je tiež široko používaný v biológii a môže pomôcť študovať štruktúru buniek a tkanív, morfológiu a ekológiu mikroorganizmov atď.
3. Nanotechnológia: Vysoké rozlíšenie a citlivosť rastrovacieho elektrónového mikroskopu z neho robí dôležitý nástroj pre výskum v oblasti nanotechnológií. Prostredníctvom SEM môžu vedci pozorovať štruktúru a morfológiu látok v nanomateriáloch a upravovať a optimalizovať vlastnosti nanomateriálov.
4. Energetické pole: Skenovací elektrónový mikroskop je široko používaný pri výskume energetických polí ako sú solárne články, palivové články, elektronické zariadenia a pod. Pomáha vedcom pozorovať defekty alebo nehomogenity v mikroštruktúre a optimalizovať vlastnosti materiálu.
