Skaningowa mikroskopia elektronowa(SEM) wykorzystuje skupioną wiązkę elektronów o wysokiej energii do tworzenia powiększonych, dwuwymiarowych obrazów próbki o wysokiej rozdzielczości. W tym celu wiązka elektronów kierowana jest na wybrane fragmenty powierzchni próbki stałej. W wyniku interakcji pomiędzy elektronami wiązki a próbką powstają różne sygnały. Sygnały te są rejestrowane i dalej przetwarzane w celu uzyskania obrazów w formacie cyfrowym. Można go wykorzystać do ujawnienia informacji, takich jak wewnętrzna struktura próbki, zewnętrzna tekstura próbki, skład chemiczny substancji oraz orientacja i rozmieszczenie elementów tworzących próbkę. Skaningowy mikroskop elektronowy został po raz pierwszy zbudowany w 1937 roku przez niemieckiego badacza, fizyka stosowanego i wynalazcę Manfreda von Ardena. Powiększenia skaningowych mikroskopów elektronowych zwykle wahają się od 20X do około 30,000X. Rozdzielczość przestrzenna skaningowej mikroskopii elektronowej waha się od 50 do 100 nm.
Indeks artykułów (kliknij, aby przejść)
Działa skaningowy mikroskop elektronowy
Zastosowania skaningowej mikroskopii elektronowej
Zalety skaningowej mikroskopii elektronowej
Wady skaningowej mikroskopii elektronowej
Działa skaningowy mikroskop elektronowy
Praca skaningowego mikroskopu elektronowego często polega na wykrywaniu odbitych elektronów po ich uderzeniu w powierzchnię próbki. Głównym elementem skaningowego mikroskopu elektronowego jest źródło elektronów. Zazwyczaj w większości skaningowych mikroskopów elektronowych jako źródło elektronów stosuje się podgrzewany drut wolframowy. W tym przypadku ciepło zwykle dostarcza elektronom więcej energii, kierując je w określonym kierunku i tworząc pojedynczą skupioną wiązkę elektronów. Anoda, czyli dodatnio naładowana płytka elektrody, znajduje się pomiędzy źródłem elektronów a kondensatorem. Głównym celem anody jest odchylanie elektronów i ustawianie ich w cienką, pojedynczą linię prostą. Dzieje się tak, ponieważ elektrony mają ładunek ujemny, a płyta anodowa ma ładunek dodatni. Cewka skanująca i soczewka obiektywu znajdują się pod kondensorem. Wiązka elektronów generowana przez źródło przechodzi przez kondensator, cewkę skanującą i soczewkę obiektywu. Kiedy elektrony zawarte w wiązce elektronów uderzają w próbkę, zostają losowo odbite i rozproszone we wszystkich kierunkach. Nazywa się to ucieczką elektronów i pomaga użytkownikowi ustalić związek pomiędzy liczbą rozproszonych i zatrzymanych elektronów. Detektor wykrywa sygnały powstałe w wyniku interakcji elektron-próbka i ucieczki elektronów. Detektor jest również podłączony do czujnika. Próbki zwykle składają się z nierówności i dolin. Kiedy elektrony uderzają w wyboiste obszary próbki, więcej elektronów ma tendencję do ucieczki, natomiast gdy elektrony uderzają w doliny, stosunkowo niewielu udaje się odbić i uciec.
Działa skaningowy mikroskop elektronowy
Zastosowania skaningowej mikroskopii elektronowej
Skaningowa mikroskopia elektronowa jest wykorzystywana jako narzędzie analityczne w wielu dziedzinach, w tym w biologii, przemyśle farmaceutycznym, produkcji, laboratoriach fizycznych i nie tylko. Oto niektóre z głównych zastosowań skaningowej mikroskopii elektronowej:
1. Skaningowa mikroskopia elektronowa jest szeroko stosowana w spektrometrach rentgenowskich z dyspersją energii do punktowej analizy chemicznej.
2. Stosowane głównie w laboratoriach biologicznych do badania wewnętrznej struktury mikroorganizmów na poziomie komórkowym.
3. Skaningowa mikroskopia elektronowa ma wiele zastosowań w przemyśle. Można go na przykład wykorzystać do badania powierzchni obiektów stałych i analizy rozmieszczenia atomów w różnych pierwiastkach.
4. Kosmetyczki używają skaningowego mikroskopu elektronowego do analizy najdrobniejszych szczegółów składników kosmetyków.
5. Produkcja wykorzystuje skaningową mikroskopię elektronową do wyszukiwania zanieczyszczeń i nieczystości w gotowych produktach.
6. Działy kontroli jakości w różnych branżach wykorzystują skaningową mikroskopię elektronową do określenia czystości określonych substancji. Na przykład przemysł farmaceutyczny wykorzystuje je do sprawdzania, czy leki, leki i inne produkty są dobre, czy złe.
7. Skaningowa mikroskopia elektronowa jest również wykorzystywana do jakościowej analizy chemicznej pierwiastków, zapewniając wyraźnie powiększone obrazy struktur krystalicznych.
8. Skaningowa mikroskopia elektronowa ma znaczne zalety w pokrewnych dziedzinach, takich jak nanotechnologia. Zapewnia precyzyjne pomiary i szczegółowe obrazy obiektów o wymiarach przekraczających 50nm.
9. Można go wykorzystać do rozróżnienia różnych faz próbek wielofazowych.
10. Niektóre skaningowe mikroskopy elektronowe są wyposażone w dyfrakcyjne detektory elektronów rozproszonych wstecznie, które pomagają badać i określać mikrostrukturę i orientację kryształów substancji.
11. Skaningowa mikroskopia elektronowa jest często wykorzystywana do tworzenia obrazów obiektów o wysokiej rozdzielczości, które mogą ukazywać zmiany przestrzenne w związkach.
12. Skaningowa mikroskopia elektronowa jest zwykle preferowana, gdy wymagana jest analiza wybranych lokalizacji punktów na próbce.
13. Powszechnie stosowane w medycynie do obserwacji interakcji bakterii ze skórą i narządami ciała. Pomaga to lekarzom określić charakter choroby bakteryjnej i znaleźć leczenie.
Zalety skaningowej mikroskopii elektronowej
Skaningowa mikroskopia elektronowa ma ogromne zalety w porównaniu z innymi mikroskopami. Niektóre z tych zalet są wymienione poniżej:
1. Skaningowe mikroskopy elektronowe są przyjazne dla użytkownika i łatwe w użyciu.
2. Potrafią tworzyć i generować wyniki w formacie cyfrowym.
3. Skaningowa mikroskopia elektronowa pozwala szybko uzyskać wyniki, tj. dane można uzyskać w ciągu kilku minut.
4. Skaningowa mikroskopia elektronowa wymaga minimalnego przygotowania próbki.
5. Znacznie poprawiona została rozdzielczość skaningowego mikroskopu elektronowego.
Wady skaningowej mikroskopii elektronowej
Skaningowa mikroskopia elektronowa ma pewne ograniczenia i wady. Niektóre z nich są następujące:
1. Skaningowe mikroskopy elektronowe są stosunkowo drogie.
2. Niektóre mikroskopy muszą przed użyciem spełnić pewne specjalne warunki. Na przykład pomieszczenie musi być wolne od wibracji i promieniowania elektromagnetycznego.
3. Skaningowy mikroskop elektronowy ma dużą konstrukcję.
4. Do normalnej pracy skaningowego mikroskopu elektronowego należy utrzymywać stały poziom napięcia. Może to wymagać dodatkowych obwodów elektronicznych lub regulatora napięcia w celu ustalenia amplitudy napięcia na stałą wartość.
5. Mikroskop tego typu powinien być wyposażony w układ chłodzenia.
6. Próbka powinna być na tyle mała, aby zmieściła się w komorze mikroskopu. Wymiary poziome próbki nie powinny przekraczać 10 cm, natomiast wymiary pionowe są bardziej ograniczone i muszą być mniejsze niż 40 mm.
7. Próbki przeznaczone do badania przy użyciu skaningowej mikroskopii elektronowej muszą być stałe. Mokre próbki nie są odpowiednie i należy je najpierw oczyścić strumieniowo.
8. Skaningowych mikroskopów elektronowych nie można używać do materiałów lekkich, takich jak wodór, hel i lit.
9. W celu zbadania próbki izolatora za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego na jej powierzchnię nakłada się powłokę przewodzącą. Można to jednak zignorować, jeśli urządzenie może pracować w trybie niskiej próżni.
10. Żywych próbek nie można skanować za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego.
