NGUYÊN LÝ, CẤU TẠO CỦA KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ QUÉT (SEM), KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ QUÉT SEM LÀ GÌ

Mắt người bình thường có thể quan sát những vật nhỏ nhất khoảng 1mm. Với các vật nhỏ hơn, chúng ta cần tới các công cụ hỗ trợ như kính hiển vi quang học hoặc kính hiển vi điện tử. Kính hiển vi điện tử thì được chia làm loại quét (SEM) và truyền qua(TEM).

Bạn đang xem: Kính hiển vi điện tử quét

*

SEM thường được dùng để quan sát chi tiết bề mặt mẫu ở độ phóng đại cao, trong khi đó TEM chủ yếu được dùng để quan sát cấu trúc bên trong của mẫu ở độ phóng đại cao. Ở đây, chúng ta sẽ điểm qua các tính năng chính của SEM.

Các tính năng của SEM:

1. Quan sát bề mặt mẫu rắn ở các độ phóng đại khác nhau2. Độ sâu trường quan sát lớn hơn rất nhiều so với kính hiển vi quang học, cho phép thu ảnh lập thể3. Kết hợp với đầu thu phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) cho phép phân tích thành phần nguyên tố của vùng quan sát

Hãy thử so sánh hình ảnh của thu được của kính hiển vi quang học và SEM

Mẫu được chụp là sợi dùng để chế tạo dù chắn tia cực tím

*

*

Khi tăng độ phóng đại tới x4.000 lần, vật liệu vô cơ (hạt trắng) đước sử dụng để chặn tia cực tím có thể được nhìn thấy rải rác trong sợi. Lưu ý là ảnh SEM bao gồm ảnh điện tử thứ cấp (bên trên) và điện tử tán xạ ngược (bên dưới). Tăng độ phóng đại lên x15.000 lần, chúng ta có thể quan sát các hạt vô cơ có kích cỡ từ 100nm tới 500nm. Khi quan sát mặt cắt, chúng ta có thể nhận ra cách thức các hạt vô cơ này phân bố trong sợi.

Quan sát mặt cắt và phân tích thành phần của sợi

*

Hãy cắt các sợi quan sát bên trên, để thu ảnh cấu trúc mặt cắt của chúng bằng đầu dò điện tử ngược (BSE). Do trong ảnh BSE, sự khác nhau về nguyên tử số trung bình của thành phần cấu tạo sẽ cho độ tương phản khác nhau, nên các vùng mẫu có thành phần nguyên tố khác nhau có thể dễ dàng nhận thấy trên ảnh. Các hạt trắng sáng là các vật liệu vô cơ phân bố trong sợi. Khi chiếu chùm tia điện tử vào mẫu, các tia X đặc trưng cũng được sinh ra. Bằng cách lắp thêm đầu thu phổ tán xạ năng lượng tia X vào hệ thống kính hiển vi điện tử, chúng ta có thể thu được phổ của các tia X đặc trưng, và biết được các nguyên tố nào tồn tại và phân bố ở đâu trên mẫu.

Phổ tia X đặc trưng thu được của vùng quan sát hình chữ nhật trên ảnh BSE bên trên cho thấy mẫu có chưa Ti. Từ ảnh bản đồ nguyên tố của C và Ti thu được từ vùng chữ nhật trên ảnh BSE này, chúng ta thấy vật liệu chủ yếu của mẫu sợi này là thành phần hữu cơ (chủ yếu là C) và các hạt Ti (thực ra là Ti
O2) có tác dụng ngăn tia cực tím phân bố rải rác trên sợi.

Nguyên lý của SEM

Hãy cùng tìm hiểu về nguyên lý của SEM

SEM là gì?

Kính hiển vi điện tử quét (SEM) quét bề mặt mẫu bằng một chùm tia điện tử hội tụ cao trong chân không, thu thập thông tin (tín hiệu) từ mẫu phát ra, tái tạo thành một hình ảnh lớn hơn của bề mặt mẫu và hiển thị lên màn hình.

*

Khi chiếu vào mẫu bằng chùm tia điện tử trong chân không: điện tử thứ cấp (SE), điện tử tán xạ ngược (BSE), tia X đặc trưng, và các tín hiệu khác được hình thành như mô tả ở hình bên trên. Trong kính hiển vi điện tử quét SEM các tín hiệu SE và BSE thường được sử dụng để tạo nên ảnh. Các điện tử thứ cấp SE được sinh ra ở lớp gần bề mặt mẫu, và ảnh SE thu được từ các điện tử này phản ánh chi tiết cấu trúc địa hình mẫu.

Xem thêm: Tình Yêu, Tính Cách, Sự Nghiệp Cung Song Tử (Chiêm Tinh), Tử Vi Hôm Nay 7/1/2023 Của 12 Cung Hoàng Đạo

BSE là các điện tử phản xạ ngược trở lại sau khi va vào các nguyên tử trên bề mặt mẫu, số lượng điện tử tán xạ ngược phụ thuộc vào thành phần (nguyên tử số, hướng tinh thể v.v.) của mẫu. Do đó ảnh BSE phản ánh sự phân bố thành phần cấu tạo của bề mặt mẫu. Đầu dò tia X cũng có thể gắn trên SEM cho phép phân tích thành phần nguyên tố. Do đó SEM không chỉ được sử dụng để quan sát cấu trúc mẫu mà còn được dùng để xác định và định lượng nguyên tố.

1. Giới thiệu chung về kính hiển vi điện tử (SEM)

● SEM: Kính hiển vi điện tử quét

SEM là một loại kính hiển vi điện tử sử dụng kỹ thuật quét chùm tia điện tử hội tụ trên bề mặt mẫu vật để tạo ra hình ảnh.

Các tín hiện điện tử tương tác với bề mặt mẫu, sản sinh ra những tín hiệu khác nhau, nhưng tín hiệu này sẽ cung cấp những thông ti sau:

- Hình thái bề mặt

- Cấu trúc thành phần

- Cấu trúc tinh thể

 

 

Hình ảnh tổng quan của kính hiển vi điện tử quét (SEM)

 

 

SEM được sự dụng như là một công cụ phục vụ cho công tác nghiên cứu, phát triển và quản lý chất lượng trong nhiều lĩnh vực khác nhau:

 

*

 

Ảnh chụp mẫu tảo cát bằng kính hiển vi điện tử quét

 

 

● So sánh kính hiển vi điện tử quét (SEM) với kính hiển vi quang học (OM)

 

*

 

 

2. Nguyên lý cơ bản về kính hiển vi điện tử quét (SEM)

● Tín hiệu sinh ra từ bề mặt mẫu

Khi chiếu xạ xuống bề mặt mẫu bằng chùm tia điện tử sẽ sinh ra các tín hiệu điện tử thứ cấp (SE), điện tử tán xạ ngược (BSE) và các tín hiệu khác.

Kính hiển vi điện tử quét (SEM) chủ yếu sử dụng tín hiệu SE và BSE để tạo nên hình ảnh.

 

*

 

 

● Phát xạ tín hiệu điện tử thứ cấp (SE) và điện tử tán xạ ngược (BSE) từ bề mặt mẫu

 

 

*

 

 

● Đặc tính của tín hiệu điện tử thứ cấp (SE) và điện tử tán xạ ngược (BSE)

 

*

 

 

*

 

Mẫu: hạt Ba
CO3 và Ti
O2

Thế gia tốc: 3.0 k
V

Độ phóng đại: 50 nghìn lần

 

 

● Lợi ích của thế gia tốc thấp (low k
V)

Thu được tông tin rõ ràng về cấu trúc bề mặt mẫu vật bằng kỹ thuật sử dụng thế gia tốc thấp 

 

 

*

 

 

● Sự khác biệt trong tán xạ điện tử trên bề mặt mẫu

 

*

 

 

 

● Thế gia tốc – Yếu tố căn bản để chụp được ảnh chất lượng cao

 

*

 

 

● Cấu trúc và quy trình vận hành của kính hiển vi điện tử quét (SEM)

 

*

● Chùm tia điện tử được phát ra và gia tốc bởi một nguồn phát điện tử

● Thấu kính hội tụ điều khiển dòng đầu dò và góc phát xạ

● Vật kính hội tụ chùm tia trên bề mặt mẫu

● Đầu dò có chức năng thu tín hiệu điện tử phát xạ

Do vị trí phát xạ được dịch chuyển bởi bộ điều hướng nên mức độ phân bố cường độ phát xạ điện tử được thu và tạo ra hình ảnh.

 

● Các loại nguồn phát điện tử

 

*

 

 

● Các loại thấu kính 

 

 

*

 

 ● Dải sản phẩm kính hiển vi điện tử quét của HITACHI

 

*

 

 

 

3. Ứng dụng của các loại kính hiển vi điện tử quét (SEM)

 

Kính hiển vi điện tử quét biến đổi áp suất (VP-SEM) SU3500

 

Súng điện tự: phát xạ nhiệt

Vật kính: Out Lens

● Quan sát và phân tích các kể cả mẫu không dân điện

● Chân không thấp (6~650Pa)

● Buồng mẫu kiểu kéo ra (cho mẫu kích thước lớn)

● Tích hợp được các đầu dò EDS, EBSD, WDS, CL

● Phân giải: 3.0nm tại 30k
V và 7.0nm tại 3k
V

 

 

Mẫu: sợi quang

*

 

 

Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường nhiệt (Schottky FE-SEM) SU5000

*

Súng điện tự: phát xạ Schottky

Vật kính: Out Lens

● Dòng dò tối đa: 200 n
A

● Quan sát và phân tích cả mẫu không dẫn điện

● Chân không thấp (10 ~ 300 Pa *chọn thêm)

● Buồng mẫu kiểu kéo ra (cho mẫu kích thước lớn)

● Tích hợp được với các loại đầu dò EDS, EBSD, WDS và CL

● Phân giải: 1.2nm tại 30k
V và 3.0nm tại 1k
V

 

 

Mẫu: Thép

*

 

 

 

Kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường lạnh (Cold FE-SEM) SU8200

*

Súng điện tự: phát xạ trường lạnh

Vật kính: Semi-in-Lens

● 3 đầu dò SE cung cấp thông tin ảnh đa dạng

● Thế gia tốc cực thấp ~10V, quan sát kết hợp tín hiệu SE/BSE hàng đầu

● Kích thước mẫu tối đa đến 200mm (đường kính)

● Phân giải: 0.8nm tại 15k
V và 1.1nm tại 1k
V

 

 

*

 

Mẫu: Mesoporous silica

 

 

Kính hiển vi điện tử quét phân giải siêu cao (Ultra High Resolution FE-SEM) SU9000

 

*

Súng điện tự: phát xạ trường lạnh

Vật kính: In Lens

● Trang bị vật kính kiểu In Lens đọc nhất trên thế giới

● Độ phân giải cao nhất trên thế giới

● Phân giải: 0.4nm tại 30k
V và 1.2 tại 1k
V

 

 

 

*

 

Mẫu: Vật liệu chế tạo pin mặt trời

 

4. Kết luận

Có các công nghệ và nguyên lý làm việc khác nhau giữa các loại kính hiển vi điện tử quyét (SEM) (ví dụ như có các nguồn phát điện tử thấu kính khác nhau). Mỗi loại kính hiển vi điện tử quét (SEM) có những đặc tính và mục sử dụng chuyên biệt để phù hợp với từng loại mẫu và ứng những khác nhau.

Chúng tôi khuyến cáo người dùng lựa chọn loại kính SEM phù hợp nhất với mẫu thực tế của mình.

Chúng tôi tin rằng cần nắm được và hiểu rõ thông tin ứng dựng trước khi quyết định lựa chọn loại kính nào để sử dụng hiệu quả nhất. Chúng tôi luôn sẵn sàng để cùng trao đổi với khách hàng.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

x

Welcome Back!

Login to your account below

Retrieve your password

Please enter your username or email address to reset your password.