Skenējošā elektronu mikroskopija(SEM) izmanto fokusētu augstas enerģijas elektronu staru kūli, lai iegūtu augstas izšķirtspējas, palielinātus, divdimensiju parauga attēlus. Šim nolūkam elektronu stars tiek novirzīts uz izvēlētajām cietā parauga virsmas daļām. Mijiedarbība starp staru kūļa elektroniem un paraugu rada dažādu signālu veidošanos. Šie signāli tiek ierakstīti un tālāk apstrādāti, lai iegūtu attēlus digitālā formātā. To var izmantot, lai atklātu tādu informāciju kā parauga iekšējā struktūra, parauga ārējā tekstūra, vielas ķīmiskais sastāvs, kā arī paraugu veidojošo elementu orientācija un izvietojums. Skenējošo elektronu mikroskopu 1937. gadā pirmo reizi uzbūvēja vācu pētnieks, lietišķais fiziķis un izgudrotājs Manfreds fon Ardens. Skenējošo elektronu mikroskopu palielinājums parasti ir no 20 X līdz aptuveni 30 X. Skenējošās elektronu mikroskopijas telpiskā izšķirtspēja svārstās no 50 līdz 100 nm.
Raksta rādītājs (noklikšķiniet, lai pārietu)
Skenējošā elektronu mikroskopa darbība
Skenējošās elektronu mikroskopijas pielietojumi
Skenējošās elektronu mikroskopijas priekšrocības
Skenējošās elektronu mikroskopijas trūkumi
Skenējošā elektronu mikroskopa darbība
Skenējošā elektronu mikroskopa darbs bieži ir atkarīgs no atstaroto elektronu noteikšanas pēc tam, kad tie nonāk parauga virsmā. Skenējošā elektronu mikroskopa galvenā sastāvdaļa ir elektronu avots. Parasti lielākajā daļā skenējošo elektronu mikroskopu kā elektronu avotu izmanto apsildāmu volframa stiepli. Šeit siltumam ir tendence nodrošināt vairāk enerģijas elektroniem, virzot tos noteiktā virzienā un radot vienu fokusētu elektronu staru. Anods vai pozitīvi lādēta elektroda plāksne atrodas starp elektronu avotu un kondensatoru. Anoda galvenais mērķis ir novirzīt elektronus un izlīdzināt tos plānā, vienā taisnā līnijā. Tas ir tāpēc, ka elektroniem ir negatīvs lādiņš, un anoda plāksnei ir pozitīvs lādiņš. Skenēšanas spole un objektīva lēca atrodas zem kondensatora. Avota radītais elektronu stars iet caur kondensatoru, skenēšanas spoli un objektīvu. Kad elektronu starā esošie elektroni ietriecas paraugā, tie tiek nejauši atspoguļoti un izkliedēti visos virzienos. To sauc par elektronu aizbēgšanu, un tas palīdz lietotājam izveidot saikni starp izkliedēto un saglabāto elektronu skaitu. Detektors nosaka signālus, kas rodas elektronu parauga mijiedarbības un elektronu aizplūšanas rezultātā. Detektors ir pievienots arī sensoram. Paraugi parasti sastāv no izciļņiem un ielejām. Kad elektroni skar parauga nelīdzenās vietas, vairāk elektronu mēdz izkļūt, savukārt, kad elektroni ietriecas ielejās, salīdzinoši nedaudziem izdodas atspīdēt un aizbēgt.
Skenējošā elektronu mikroskopa darbība
Skenējošās elektronu mikroskopijas pielietojumi
Skenējošā elektronu mikroskopija tiek izmantota kā analītisks instruments daudzās jomās, tostarp bioloģijā, farmācijas rūpniecībā, ražošanā, fizikas laboratorijās un citās jomās. Daži no galvenajiem skenējošās elektronu mikroskopijas lietojumiem ir:
1. Skenējošo elektronu mikroskopiju plaši izmanto ar enerģiju izkliedējošiem rentgena spektrometriem punktveida ķīmiskajai analīzei.
2. Galvenokārt izmanto bioloģiskajās laboratorijās, lai pētītu mikroorganismu iekšējo struktūru šūnu līmenī.
3. Skenējošajai elektronu mikroskopijai ir daudz pielietojumu rūpniecībā. Piemēram, to var izmantot, lai pētītu cietu objektu virsmu un analizētu atomu sadalījumu dažādos elementos.
4. Kosmetologi izmanto skenējošus elektronu mikroskopus, lai analizētu sīkas kosmētikas sastāvdaļu detaļas.
5. Ražošanā izmanto skenējošu elektronu mikroskopiju, lai meklētu piesārņotājus un piemaisījumus gatavajos produktos.
6. Kvalitātes kontroles nodaļas dažādās nozarēs izmanto skenējošu elektronu mikroskopiju, lai noteiktu konkrētu vielu tīrību. Piemēram, farmācijas rūpniecība tos izmanto, lai pārbaudītu, vai zāles, zāles un citi produkti ir labi vai slikti.
7. Skenējošā elektronu mikroskopija tiek izmantota arī elementu kvalitatīvai ķīmiskai analīzei, nodrošinot skaidri palielinātus kristāla struktūru attēlus.
8. Skenējošajai elektronu mikroskopijai ir ievērojamas priekšrocības saistītās jomās, piemēram, nanotehnoloģijā. Tas nodrošina precīzus mērījumus un detalizētus attēlus objektiem, kuru izmēri pārsniedz 50nm.
9. Var izmantot, lai atšķirtu dažādas daudzfāzu paraugu fāzes.
10. Daži skenējošie elektronu mikroskopi ir aprīkoti ar difraktīvām atpakaļizkliedētām elektronu detektoriem, kas palīdz izpētīt un noteikt vielu mikrostruktūru un kristālu orientāciju.
11. Skenējošo elektronu mikroskopiju bieži izmanto, lai iegūtu augstas izšķirtspējas objektu attēlus, kas var parādīt savienojumu telpiskās izmaiņas.
12. Skenējošā elektronu mikroskopija parasti tiek dota priekšroka, ja ir nepieciešama atlasīto plankumu vietu analīze paraugā.
13. Parasti izmanto medicīnas jomā, lai novērotu baktēriju mijiedarbību ar ādu un ķermeņa orgāniem. Tas palīdz ārstiem noteikt bakteriālās slimības raksturu un atrast ārstēšanu.
Skenējošās elektronu mikroskopijas priekšrocības
Skenējošajai elektronu mikroskopijai ir lielas priekšrocības salīdzinājumā ar citiem mikroskopiem. Dažas no šīm priekšrocībām ir uzskaitītas zemāk:
1. Skenējošie elektronu mikroskopi ir lietotājam draudzīgi un viegli lietojami.
2. Viņi var ražot un radīt rezultātus digitālā formātā.
3. Skenējošā elektronu mikroskopija var ātri iegūt rezultātus, ti, datus var iegūt dažu minūšu laikā.
4. Skenējošā elektronu mikroskopija prasa minimālu parauga sagatavošanu.
5. Ievērojami uzlabota skenējošā elektronu mikroskopa izšķirtspēja.
Skenējošās elektronu mikroskopijas trūkumi
Skenējošajai elektronu mikroskopijai ir noteikti ierobežojumi un trūkumi. Daži no tiem ir šādi:
1. Skenējošie elektronu mikroskopi ir salīdzinoši dārgi.
2. Dažiem mikroskopiem pirms lietošanas jāatbilst noteiktiem īpašiem nosacījumiem. Piemēram, telpai jābūt brīvai no vibrācijas un elektromagnētiskā starojuma.
3. Skenējošajam elektronu mikroskopam ir liela struktūra.
4. Skenējošā elektronu mikroskopa normālai darbībai ir jāuztur konsekventi sprieguma līmeņi. Tam var būt nepieciešama papildu elektroniskā shēma vai sprieguma regulators, lai fiksētu sprieguma amplitūdu līdz nemainīgai vērtībai.
5. Šāda veida mikroskopam jābūt aprīkotam ar dzesēšanas sistēmu.
6. Paraugam jābūt pietiekami mazam, lai ietilptu mikroskopa kamerā. Parauga horizontālie izmēri nedrīkst pārsniegt 10 cm, savukārt vertikālie izmēri ir ierobežotāki un tiem jābūt mazākiem par 40 mm.
7. Paraugiem, kas jāpārbauda, izmantojot skenējošu elektronu mikroskopiju, jābūt cietiem. Mitrie paraugi nav piemēroti, un tie vispirms ir jātīra ar strūklu.
8. Skenējošos elektronu mikroskopus nevar izmantot viegliem materiāliem, piemēram, ūdeņradim, hēlijam un litijam.
9. Lai izpētītu izolatora paraugu ar skenējošā elektronu mikroskopa palīdzību, tā virsmai tiek uzklāts vadošs pārklājums. Tomēr to var ignorēt, ja ierīce spēj darboties zema vakuuma režīmā.
10. Dzīvus paraugus nevar skenēt ar skenējošā elektronu mikroskopa palīdzību.
