مقدمه ای بر کاربردهای اصلی میکروسکوپ الکترونی روبشی

مقدمه ای بر کاربردهای اصلی میکروسکوپ الکترونی روبشی

میکروسکوپ الکترونی روبشی یک ابزار چند منظوره با خواص بسیار برتر و یکی از پرکاربردترین ابزارهایی است که می تواند آنالیزهای اساسی زیر را انجام دهد:

(1) مشاهده و تجزیه و تحلیل مورفولوژی سه بعدی.

(2) تجزیه و تحلیل ترکیبی ریز مناطق با مشاهده مورفولوژی.

(1) مشاهده نانومواد. به اصطلاح نانومواد مواد جامدی هستند که با قالب‌گیری تحت فشار و به شرط تمیز نگه داشتن سطح زمانی که اندازه ذرات یا میکروکریستال‌های تشکیل‌دهنده مواد در محدوده 1/1 تا 100 نانومتر باشد، به دست می‌آیند. نانومواد دارای خواص فیزیکوشیمیایی منحصربه‌فردی هستند که با حالت‌های 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 امروزه به طور گسترده برای مشاهده نانومواد مورد استفاده قرار می گیرد.

② برای انجام تجزیه و تحلیل شکست مواد. یکی دیگر از ویژگی های مهم میکروسکوپ الکترونی روبشی عمق میدان زیاد است، تصویر غنی از حس سه بعدی است. میکروسکوپ الکترونی روبشی عمق تمرکز از میکروسکوپ الکترونی عبوری 10 برابر بزرگتر از میکروسکوپ نوری صدها بار. از آنجایی که عمق میدان تصویر زیاد است، بنابراین تصویر الکترون روبشی غنی از حس سه بعدی است، با فرم سه بعدی، می تواند اطلاعات بسیار بیشتری نسبت به سایر میکروسکوپ ها ارائه دهد، این ویژگی برای کاربر بسیار ارزشمند است. میکروسکوپ الکترونی روبشی مورفولوژی شکستگی را از عمق میدان نشان می‌دهد، زاویه میدان عمق زیاد، جوهره شکست مواد را در آموزش، تحقیقات علمی و تولید نشان می‌دهد، نقشی بی‌بدیل در تجزیه و تحلیل علت شکستگی مواد دارد. علت تصادفات و معقول بودن فرآیند ابزاری قدرتمند برای تعیین است.

③ مشاهده مستقیم سطح اصلی یک نمونه بزرگ. می تواند مستقیماً نمونه با قطر 100 میلی متر، ارتفاع 50 میلی متر یا سایزهای بزرگتر را بدون محدودیت در شکل نمونه مشاهده کند و همچنین سطوح ناهموار را می توان مشاهده کرد که مشکل آماده سازی نمونه ها را برطرف می کند. می تواند واقعاً خود نمونه را به عنوان یک جزء مادی پوشش مختلف مشاهده کند (تصویر الکترونی منعکس شده به عقب).

④مشاهده نمونه های ضخیم. هنگام مشاهده نمونه های ضخیم، می توان وضوح بالا و واقعی ترین ظاهر را به دست آورد. وضوح میکروسکوپ الکترونی روبشی بین میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی عبوری است. با این حال، هنگام مقایسه مشاهده یک نمونه ضخیم، زیرا در میکروسکوپ الکترونی عبوری، باید از روش فیلم مرکب استفاده شود و وضوح فیلم مرکب معمولاً تنها 10 نانومتر است و مشاهده از خود نمونه نیست. بنابراین، مشاهده نمونه ضخیم با میکروسکوپ الکترونی روبشی برای به دست آوردن اطلاعات واقعی سطح نمونه مطلوب تر است.

⑤ جزئیات هر ناحیه از نمونه را مشاهده کنید. نمونه دارای محدوده متحرک بسیار زیادی در محفظه نمونه است. فاصله کار سایر میکروسکوپ ها معمولاً فقط 2-3 سانتی متر است، بنابراین نمونه فقط در دو درجه فضا مجاز است. با این حال، در میکروسکوپ الکترونی روبشی متفاوت است، زیرا فاصله کاری بزرگ است (می تواند بیش از 20 میلی متر باشد)، عمق کانونی بزرگ است (10 برابر بزرگتر از میکروسکوپ الکترونی عبوری)، و فضای محفظه نمونه نیز وجود دارد. بزرگ است، بنابراین می توان به نمونه اجازه داد که شش درجه آزادی حرکت در سه درجه فضا (یعنی سه درجه انتقال فضا، سه درجه چرخش فضا) داشته باشد و دامنه حرکت بزرگ است که بسیار راحت است. مشاهده نمونه هایی با شکل نامنظم از جزئیات مناطق مختلف.

(vi) مشاهده نمونه ها در زیر میدان دید زیاد و بزرگنمایی کم. میدان دید برای مشاهده نمونه ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی بزرگ است. در یک میکروسکوپ الکترونی روبشی، میدان دید F، که امکان مشاهده همزمان نمونه‌ها را فراهم می‌کند، با فرمول زیر تعیین می‌شود: F=L/M [8].

جایی که F - محدوده میدان دید.

M - بزرگنمایی مشاهده؛

L - اندازه صفحه فلورسنت لوله.

اگر میکروسکوپ الکترونی روبشی با استفاده از یک لوله 30 سانتی‌متری (12 اینچی)، 15 برابر بزرگ‌نمایی می‌کند، محدوده میدان دید آن تا 20 میلی‌متر است. میدان دید بزرگ، مشاهده شکل نمونه با بزرگنمایی کم برای برخی مناطق مانند تحقیقات جنایی و باستان شناسی ضروری است.

(7) مشاهده مداوم از بزرگنمایی زیاد به بزرگنمایی کم. دامنه بزرگنمایی بسیار گسترده است و نیازی به فوکوس مکرر نیست. محدوده بزرگنمایی میکروسکوپ الکترونی روبشی بسیار وسیع است (از 5 تا 200،{3}} بار قابل تنظیم پیوسته)، و فوکوس خوب می تواند از زمان های زیاد تا کم، از کم تا زیاد مشاهده مداوم باشد، بدون فوکوس مجدد، که مخصوصا مناسب برای تجزیه و تحلیل تصادف

⑧ مشاهده نمونه های بیولوژیکی. به دلیل تابش الکترونیکی و بروز آسیب و آلودگی نمونه بسیار کم است. در مقایسه با سایر روش‌های میکروسکوپ الکترونی، زیرا مشاهده کاوشگر الکترونی مورد استفاده در جریان کوچک است (به طور کلی حدود 10-10 ~ 10-12A) اندازه نقطه پرتو پروب الکترونی کوچک است (معمولاً 5 نانومتر تا ده‌ها). نانومتر)، انرژی پروب الکترون نیز نسبتاً کوچک است (ولتاژ شتاب دهنده می تواند به کوچکی 2 کیلو ولت باشد) و نقطه ثابت تابش نمونه نیست، بلکه یک روش اسکن شطرنجی برای تابش نمونه است، بنابراین، به دلیل بنابراین، میزان آسیب و آلودگی نمونه در اثر تابش الکترونی بسیار کم است که برای مشاهده برخی از نمونه‌های بیولوژیکی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.