کاربردهای میکروسکوپ الکترونی روبشی

کاربردهای میکروسکوپ الکترونی روبشی

میکروسکوپ الکترونی روبشی یک ابزار چند منظوره با خواص برتر و پرکاربردترین ابزار است. می تواند تجزیه و تحلیل اساسی زیر را انجام دهد:

را
(1) مشاهده و تجزیه و تحلیل شکل سه بعدی.

را
(2) در حین مشاهده مورفولوژی، تجزیه و تحلیل ترکیب ریز ناحیه انجام می شود.

را
① نانومواد را مشاهده کنید. به اصطلاح نانومواد به مواد جامدی اطلاق می شود که با فشار دادن ذرات یا کریستالیت های تشکیل دهنده مواد در محدوده 1/1 تا 100 نانومتر و تمیز نگه داشتن سطح به دست می آیند. نانومواد خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فردی دارند که با حالت های کریستالی و آمورف متفاوت است. نانومواد چشم‌انداز توسعه گسترده‌ای دارند و به جهت کلیدی تحقیقات مواد آینده تبدیل خواهند شد. یکی از ویژگی های مهم میکروسکوپ الکترونی روبشی وضوح بالای آن است که به طور گسترده برای مشاهده نانومواد مورد استفاده قرار گرفته است.

را
② شکستگی مواد را تجزیه و تحلیل کنید. یکی دیگر از ویژگی های مهم میکروسکوپ الکترونی روبشی این است که عمق میدان زیاد است و تصویر پر از سه بعدی است. عمق تمرکز یک میکروسکوپ الکترونی روبشی 10 برابر بزرگتر از یک میکروسکوپ الکترونی عبوری و صدها برابر بزرگتر از یک میکروسکوپ نوری است. با توجه به عمق میدان زیاد تصویر، تصویر الکترونیکی اسکن شده به دست آمده شکلی سه بعدی دارد و می تواند اطلاعات بسیار بیشتری را نسبت به سایر میکروسکوپ ها ارائه دهد. این ویژگی برای کاربران بسیار ارزشمند است. مورفولوژی شکست نمایش داده شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی جوهره شکست مواد را از منظر سطح عمیق و عمق میدان بالا نشان می دهد. نقشی بی بدیل در آموزش، پژوهش علمی و تولید دارد. جنبه هایی مانند تعیین عقلانیت ابزار قدرتمندی است.

را
③ به طور مستقیم سطح اصلی نمونه بزرگ را مشاهده کنید. می تواند مستقیماً نمونه هایی با قطر 100 میلی متر، ارتفاع 50 میلی متر یا اندازه های بزرگتر را بدون محدودیت در شکل نمونه مشاهده کند و همچنین سطوح ناهموار را می توان مشاهده کرد که از زحمت تهیه نمونه ها جلوگیری می کند و واقعاً می تواند نمونه ها را مشاهده کنید کنتراست اجزای مواد مختلف خود نمونه (تصویر الکترون بازتاب عقب).

را
④ نمونه ضخیم را مشاهده کنید. هنگام مشاهده نمونه های ضخیم، می تواند وضوح بالا و واقعی ترین شکل را به دست آورد. وضوح میکروسکوپ الکترونی روبشی بین میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی عبوری است. با این حال، هنگام مقایسه مشاهده نمونه های ضخیم، زیرا روش لایه بندی هنوز در میکروسکوپ الکترونی عبوری استفاده می شود و وضوح لایه بندی تنها می تواند به 10 نانومتر برسد و مشاهده خود نمونه نیست، بنابراین از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده کنید. مشاهده نمونه های ضخیم مفیدتر است و می تواند اطلاعات سطح نمونه واقعی تری را به دست آورد.

را
⑤ جزئیات هر ناحیه از نمونه را مشاهده کنید. دامنه حرکت نمونه در محفظه نمونه بسیار زیاد است. فاصله کار سایر میکروسکوپ ها معمولاً فقط 2 تا 3 سانتی متر است، بنابراین در واقع فقط نمونه اجازه حرکت در فضای دو بعدی را دارد. اما در میکروسکوپ الکترونی روبشی به دلیل فاصله کاری زیاد (می تواند بیشتر از 20 میلی متر باشد)، عمق تمرکز زیاد (10 برابر بزرگتر از میکروسکوپ الکترونی عبوری) و فضای بزرگ محفظه نمونه متفاوت است. بنابراین، نمونه را می توان در فضای سه بعدی قرار داد. 6 درجه آزادی در حرکت وجود دارد (یعنی ترجمه فضای سه بعدی، چرخش فضای سه بعدی) و محدوده متحرک بزرگ است که راحتی زیادی را به ارمغان می آورد. به مشاهده جزئیات هر ناحیه از نمونه شکل نامنظم.

را
⑥نمونه را زیر میدان دید زیاد و بزرگنمایی کم مشاهده کنید. میدان دید نمونه مشاهده شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی بزرگ است. در یک میکروسکوپ الکترونی روبشی، میدان دید F که می تواند نمونه را به طور همزمان مشاهده کند با فرمول زیر تعیین می شود: F=L/M

را
در فرمول، محدوده میدان دید F——.

را
M - بزرگنمایی هنگام مشاهده؛

L——اندازه صفحه نمایش لوله تصویر.

اگر میکروسکوپ الکترونی روبشی از یک لوله تصویری 30 سانتی‌متری (12 اینچی) استفاده کند، وقتی بزرگ‌نمایی آن 15 برابر باشد، میدان دید آن می‌تواند به 20 میلی‌متر برسد. میدان دید زیاد و بزرگنمایی کم برای مشاهده توپوگرافی نمونه ها برای برخی زمینه ها مانند تحقیقات جنایی و باستان شناسی ضروری است.

⑦ مشاهده مداوم از بزرگنمایی زیاد تا بزرگنمایی کم انجام دهید. دامنه متغیر بزرگنمایی بسیار گسترده است و نیازی به فوکوس مکرر نیست. محدوده بزرگنمایی میکروسکوپ الکترونی روبشی بسیار وسیع است (از 50،{1}} تا 200،000 بار قابل تنظیم مداوم)، و پس از یک بار فوکوس، می توان آن را به طور مداوم از بزرگنمایی بالا تا بزرگنمایی کم مشاهده کرد. و از بزرگنمایی کم به بزرگنمایی زیاد بدون فوکوس مجدد. تجزیه و تحلیل به ویژه راحت است.

⑧ مشاهده نمونه های بیولوژیکی. میزان آسیب و آلودگی نمونه در اثر تابش الکترونی بسیار کم است. در مقایسه با سایر میکروسکوپ‌های الکترونی، چون جریان کاوشگر الکترونی مورد استفاده برای مشاهده کم است (به طور کلی حدود 10 -10 ~ 10 -12A)، اندازه نقطه پرتوی پروب الکترونی کوچک است (معمولاً 5 نانومتر تا ده ها نانومتر) و الکترون انرژی کاوشگر نیز نسبتاً کوچک است (ولتاژ شتاب می تواند به کوچکی 2 کیلو ولت باشد) و نمونه در یک نقطه ثابت تابش نمی شود، اما به روش اسکن شطرنجی تابش می شود. آسیب و آلودگی نمونه در اثر تابش الکترون بسیار کم رخ می دهد که به ویژه برای مشاهده برخی از نمونه های بیولوژیکی مهم است.

⑨ مشاهده پویا انجام دهید. در یک میکروسکوپ الکترونی روبشی، اطلاعات تصویربرداری عمدتاً اطلاعات الکترونیکی است. با توجه به سطح فنی صنعت الکترونیک مدرن، حتی اطلاعات الکترونیکی که با سرعت بالا تغییر می کنند را می توان بدون مشکل در زمان دریافت، پردازش و ذخیره کرد، بنابراین برخی از مشاهدات فرآیند پویا را می توان انجام داد. اگر لوازمی مانند گرمایش، سرمایش، خمش، کشش و اچ یونی در محفظه نمونه نصب شده باشد، فرآیند تغییر دینامیکی مانند انتقال فاز و شکست از طریق دستگاه تلویزیون قابل مشاهده است. 10 اطلاعات مختلفی را از توپوگرافی سطح نمونه بدست آورید. در میکروسکوپ الکترونی روبشی، نه تنها می‌تواند از الکترون‌های فرودی برای تعامل با نمونه برای تولید اطلاعات مختلف برای تصویربرداری استفاده کند، بلکه می‌تواند انواع روش‌های نمایش ویژه تصاویر را از طریق روش‌های پردازش سیگنال به دست آورد و همچنین می‌تواند اطلاعاتی را از سطح به دست آورد. مورفولوژی نمونه اطلاعات مختلف را بدست آورید. از آنجایی که تصویر الکترون روبشی همزمان ثبت نمی شود، به نزدیک به یک میلیون قطعه تجزیه می شود و به صورت متوالی ثبت می شود، به طوری که میکروسکوپ الکترونی روبشی می تواند نه تنها مورفولوژی سطح را مشاهده کند، بلکه ترکیب و عناصر را نیز تجزیه و تحلیل کند، و از طریق الگوی کانال الکترونی برای تجزیه و تحلیل کریستالوگرافی، اندازه منطقه انتخاب شده می تواند از 10μm تا 2μm باشد.

با توجه به ویژگی ها و عملکردهای فوق الذکر میکروسکوپ الکترونی روبشی، بیش از پیش مورد توجه محققین علمی قرار گرفته و به طور روزافزونی مورد استفاده قرار گرفته است. میکروسکوپ های الکترونی روبشی به طور گسترده در علم مواد (مواد فلزی، مواد غیر فلزی، نانومواد)، متالورژی، زیست شناسی، پزشکی، مواد و دستگاه های نیمه هادی، اکتشافات زمین شناسی، کنترل آفات، شناسایی بلایا (آتش سوزی، تجزیه و تحلیل شکست)، شناسایی جنایی استفاده شده است. ، شناسایی گوهر، شناسایی کیفیت محصول و کنترل فرآیند تولید در تولید صنعتی و غیره.