Kính hiển vi điện tử quét (Hay còn gọi là Scanning Electron Microscope trong tiếng Anh – viết tắt SEM), là một loại kính hiển vi điện tử có thể tạo ra ảnh với độ phân giải cao hơn bằng cách sử dụng một chùm điện tử (chùm electron) hẹp quét trên bề mặt mẫu. Đây là một loại kính hiển vi hiện đại và có rất nhiều ứng dụng cao trong đời sống, khoa học công nghệ.
Việc tạo ảnh của mẫu vật được thực hiện thông qua việc ghi nhận và phân tích các bức xạ phát ra từ tương tác của chùm điện tử với bề mặt mẫu vật.
Sự phát triển của kính hiển vi điện tử quét
Kính hiển vi điện tử quét xuất hiện lần đầu bởi Zworykin vào năm 1942, được mô tả là một thiết bị gồm súng phóng điện tử theo chiều từ dưới lên, ba thấu kĩnh tĩnh điện và hệ thống các cuộn quét điện từ đặt giữa thấu kính thứ hai và thứ ba. Trong đó, việc ghi nhận chùm điện tử thứ cấp được xác đình bằng một ống nhân quang điện.
Việc tạo ảnh của mẫu vật được thực hiện thông qua việc ghi nhận và phân tích các bức xạ phát ra từ tương tác của chùm điện tử với bề mặt mẫu vật.
Thành phần chính của Kính hiển vi điện tử quét là gì?
Kính hiển vi điện tử quét được cấu tạo cơ bản như sau:
- Nguồn điện tử: Là nơi các điện tử được tạo ra ở nguồn nhiệt điện áp từ 1 – 40kV. Các điện tử này ngưng tụ thành một chùm tia được sử dụng để tạo ra hình ảnh analog và phân tích. Có 3 loại nguồn electron có thể sử dụng đó là dây tóc vonfram, hexaboride lantan và súng phát xạ trường (FEG)
- Thấu kính: Một thấu kính ngưng tụ tập trung chùm electron từ nguồn qua cột tạo thành một chùm electron hẹp ra một điện gọi là kích thước điểm.
- Cuộn dây quét: Sử dụng để làm chệch hướng chùm tia trên bề mặt mẫu vật.
- Detector: Hoạt động để phân biệt các điện tử thứ cấp, điện tử tán xạ ngược và các điện tử tán xạ ngược bị nhiễu xạ, thiết bị này phụ thuộc vào tốc độ điện áp và mật độ của mẫu vật.
- Thiết bị hiển thị: Xuất dữ liệu dưới dạng thông tin
- Nguồn cấp
- Hệ thống chân không.
Các ứng dụng của Kính hiển vi điện tử quét (SEM)
Kính hiển vi điện tử quét có rất nhiều ứng dụng trong đời sống, khoa học và cả tìm hiểu khám phá vũ trụ:
- Lĩnh vực công nghiệp: Nghiên cứu nano, phân tích thành phần mỹ phẩm có kích thước rất nhỏ, phân tích bề mặt của các vật thể rắn.
- Lĩnh vực y tế: Nghiên cứu y sinh, vi sinh, nghiên cứu cấu trúc sợi của vi sinh vật.
- Lĩnh vực khoa học: Phân tích hóa học điểm trong quang phổ tia X phân tán năng lượng.
- Lĩnh vực vũ trụ
Đặc điểm của Kính hiển vi điện tử quét (SEM)
Ưu điểm
- Hiện đại, dễ dàng vận hành và thân thiện với người dùng.
- Một số Kính hiển vi điện tử quét có thể tạo ra dữ liệu kỹ thuật số nhằm chuyển đổi và chia sẻ thông tin.
- Dễ dàng thu thập dữ liệu trong thời gian ngắn.
Hạn chế
- Kính hiển vi điện tử quét rất đắt vì sử dụng công nghệ cao và tiên tiến.
- Kích thước của kính hiển vi này rất to và cồng kềnh, khó di chuyển.
- Phải được sử dụng trong phòng không bị rung và không có các phần tử điện từ.
- Cần có một điện áp duy trì ổn định và mạnh (Thường sử dụng nguồn điện áp của Advanced Energy để đáp ứng)
- Phải được duy trì hệ thống làm mát thường xuyên
Có thể nhận định, Kính hiển vi điện tử quét (SEM) là một sản phẩm khoa học công nghệ cao, có ứng dụng đặc biệt tới đời sống và các thành tựu của con người. Tuy nhiên, việc vận hành kính hiển vi này cũng gặp nhiều khó khăn do chi phí và các yếu tố đầu vào cần theo các quy chuẩn cao.
