Analisis dan Aplikasi Mikroskop Elektron dalam Bahan Nano
Sesuai dengan namanya, mikroskop adalah alat yang digunakan untuk memperbesar benda-benda kecil untuk diamati. Melalui sistem optik elektron yang terdiri dari tiga lensa elektromagnetik, berkas elektron difokuskan ke berkas elektron kecil sekitar beberapa nm untuk menyinari permukaan benda uji. Lensa ujung dilengkapi dengan koil pemindaian, yang terutama digunakan untuk membelokkan berkas elektron, sehingga dapat memindai ruang dua dimensi pada benda uji, dan pemindai ini disinkronkan dengan pemindaian pada sinar katoda (CRT) . Ketika berkas elektron mengenai Elektron sekunder (elektron sekunder) dan elektron yang dipantulkan tereksitasi saat benda uji diuji. Ketika elektron ini terdeteksi oleh detektor, sinyal dikirim ke CRT melalui amplifier. Karena arus pada koil pemindai disinkronkan dengan arus tabung gambar, sinyal yang dihasilkan pada setiap titik di permukaan benda uji sesuai dengan tabung gambar. Oleh karena itu, benda uji Ini adalah instrumen analitik yang dapat mengekspresikan topografi dan karakteristik permukaan satu per satu melalui pencitraan sinkron. Mikroskop elektron dibagi menjadi banyak jenis, dan pemilihan yang tepat dibuat sesuai dengan kebutuhan. Resolusi gambar atau perbesaran yang dihasilkan oleh teknologi mikroskop yang berbeda juga berbeda, seperti: mikroskop elektron pemindaian SEM, mikroskop elektron transmisi TEM, pemindaian STM Mikroskop elektron transmisi, mikroskop kekuatan atom AFM, dll.
Sifat material benda uji juga merupakan bagian yang sangat penting, pada dasarnya ditentukan oleh tiga faktor: komposisi struktural dan ikatan, untuk mengamati skala kecil, dan kemudian mengembangkan mikroskop elektron, alat ini terbatas pada permukaan material. , dan tidak dapat memberikan informasi internal materi. Komposisi struktural dan informasi ikatan, tetapi ilmuwan material harus mengetahui komposisi struktural dan informasi ikatan di dalam material, sehingga mikroskop elektron transmisi TEM memiliki elektron berenergi tinggi (100kM~1MeV) untuk mendorong berkas elektron ke dalam benda uji, melalui Setelah sampel, karena interaksi energi potensial Coulomb antara elektron dan atom di dalam sampel, tidak ada kehilangan energi, yang umumnya dikenal sebagai fenomena "hamburan elastis". Kita dapat memperoleh informasi tentang struktur mikro internal dan struktur atom dari elektron hamburan elastis dan inelastis. Elektron yang tersebar secara elastis dan tersebar secara inelastis akan dicitrakan pada bidang gambar melalui lensa objektif. Input berkas elektron dengan energi yang berbeda akan mempengaruhi volume benda uji, dan hubungannya proporsional. Ketika tegangan tinggi, beberapa elektron sekunder datang dari bawah 0,2 μm dari permukaan (ketebalan lembaran mika). Oleh karena itu, perlu menggunakan tegangan yang lebih rendah untuk mengamati bahan polimer seperti nanometer, agar tidak kehilangan informasi pada permukaan atas, tetapi perhatikan efek pelepasan pada benda uji non-konduktif.
Pengaruh permukaan benda uji terhadap EDS, jika benda uji SEM itu sendiri adalah logam atau memiliki konduktivitas yang baik, dapat langsung dideteksi tanpa perlakuan sebelumnya. Namun, jika non-konduktor, maka harus dilapisi dengan film logam dengan ketebalan 50-200Å pada permukaannya. Film logam harus dilapisi secara merata di permukaan agar tidak mengganggu permukaan benda uji. Film logam biasanya emas atau Au. - Pd alloy atau platina. Operasi persiapan benda uji yang lebih umum digunakan meliputi: pemotongan, pembersihan, penyematan, penggilingan, pemolesan, erosi, pelapisan bubuk, pelapisan emas, dll. Benda uji besar perlu dipotong menjadi ukuran yang sesuai untuk pengamatan, sedangkan benda uji kecil harus tertanam untuk pengamatan. Beberapa prinsip harus diperhatikan dalam persiapan benda uji SEM: posisi yang akan dianalisis harus diungkapkan, konduktivitas permukaan harus baik, zat tahan panas, cairan atau seperti gel harus terkandung untuk menghindari penguapan, permukaan non-konduktif harus dilapisi dengan emas, karena kita tidak dapat menentukan elemen material Sumber, proporsi sinyal yang dihasilkan oleh elektron hambur balik, dianalisis secara kualitatif dan kuantitatif dengan menganalisis karakteristik yang dikeluarkan oleh benda uji.
Mikroskop elektron lain, TEM, tidak hanya dapat mengamati struktur dislokasi dalam kristal dan setelah pemrosesan dan perlakuan panas, tetapi juga secara langsung mengamati pembentukan kristal sekunder, cornering, rekristalisasi, creep, dan dislokasi dalam kristal multifase. Banyak fenomena yang berkaitan erat dengan sifat mekanik zat, seperti interaksi dengan endapan, berkas elektron berinteraksi dengan benda uji, membentuk pola difraksi pada bidang fokus belakang setelah lensa objektif, dan menghasilkan bayangan yang diperbesar pada pencitraan. pesawat. . Saat mengoperasikan mikroskop elektron, cermin perantara sering difokuskan pada bidang fokus atau bidang pencitraan di belakang lensa objektif dengan mengubah arus cermin perantara, dan kemudian pola difraksi atau gambar yang diperbesar diamati masing-masing. Dua citra yang dihasilkan oleh kondisi difraksi yang berbeda dari berbagai bagian benda uji yang disinari berkas elektron adalah citra medan terang dan citra medan gelap. Perbedaan di antara keduanya adalah bukaan lensa objektif menghalangi berkas Elektron (atau berkas elektron langsung), hanya membiarkan berkas elektron langsung melewati pencitraan (berkas elektron difraksi), mengamati dan memotret struktur atau irisan tiga dimensi pada permukaan benda uji, sangat cocok untuk penelitian sampel biologis, tetapi dengan menembakkan elektron melalui objek, mengungkapkan keadaan internalnya. TEM dapat menganalisis fitur sekecil 1 Å, asalkan spesimen harus diiris dengan ketebalan tidak melebihi 1000 Å. Oleh karena itu, TEM tidak dapat menampilkan gambar nyamuk yang diperbesar, tetapi dapat mengungkap virus yang tersembunyi di dalam sel serangga.
