Prinsip dan struktur pemindaian mikroskop elektron
Mikroskop elektron pemindaian, nama lengkap mikroskop elektron pemindaian, bahasa Inggris adalah mikroskop elektron pemindaian (SEM), adalah instrumen optik elektronik yang digunakan untuk mengamati struktur permukaan benda.
1. Prinsip pemindaian mikroskop elektron
Pembuatan mikroskop elektron pemindaian didasarkan pada interaksi elektron dengan materi. Ketika seberkas elektron manusia berenergi tinggi membombardir permukaan material, daerah eksitasi menghasilkan elektron sekunder, elektron Auger, sinar-X karakteristik dan sinar-X kontinum, elektron hamburan balik, elektron transmisi, dan radiasi elektromagnetik dalam sinar ultraviolet yang terlihat. , dan daerah inframerah. . Pada saat yang sama, pasangan lubang elektron, getaran kisi (fonon), dan osilasi elektron (plasmon) juga dapat dihasilkan. Misalnya, kumpulan elektron sekunder dan elektron hamburan balik dapat memperoleh informasi tentang morfologi mikroskopis material; pengumpulan sinar-X dapat memperoleh informasi tentang komposisi kimia bahan. Mikroskop elektron pemindaian bekerja dengan memindai sampel dengan berkas elektron yang sangat halus, elektron sekunder yang menarik pada permukaan sampel. Elektron orde pertama dikumpulkan oleh detektor, diubah menjadi sinyal optik oleh sintilator di sana, dan kemudian diubah menjadi sinyal listrik oleh tabung pengganda foto dan amplifier, yang mengontrol intensitas berkas elektron pada layar fosfor, dan menampilkan gambar yang dipindai dalam sinkronisasi dengan berkas elektron. Gambar adalah gambar tiga dimensi yang mencerminkan struktur permukaan spesimen.
2. Struktur pemindaian mikroskop elektron
(1) Laras lensa
Laras lensa termasuk pistol elektron, lensa kondensor, lensa objektif dan sistem pemindaian. Perannya adalah untuk menghasilkan berkas elektron yang sangat halus (berdiameter sekitar beberapa nanometer) yang memindai permukaan sampel sambil menarik berbagai sinyal.
(2) Sistem akuisisi dan pemrosesan sinyal elektronik
Di ruang sampel, berkas elektron pemindaian berinteraksi dengan sampel untuk menghasilkan berbagai sinyal, termasuk elektron sekunder, elektron hamburan balik, sinar-X, elektron yang diserap, elektron Rusia (Auger), dan banyak lagi. Di antara sinyal yang disebutkan di atas, yang paling penting adalah elektron sekunder, yang merupakan elektron terluar yang tereksitasi oleh elektron yang datang dalam atom sampel, dan dihasilkan di wilayah beberapa nanometer hingga puluhan nanometer di bawah permukaan sampel. Tingkat generasi terutama ditentukan oleh morfologi dan komposisi sampel. Gambar mikroskop elektron pemindaian biasanya mengacu pada gambar elektron sekunder, yang merupakan sinyal elektronik paling berguna untuk mempelajari topografi permukaan sampel. Probe detektor yang mendeteksi elektron sekunder adalah sintilator. Ketika elektron mengenai sintilator, cahaya dihasilkan di sintilator. Cahaya ini ditransmisikan melalui pipa cahaya ke tabung photomultiplier, yang mengubah sinyal cahaya menjadi sinyal arus, yang kemudian dilewatkan melalui Preamplifikasi dan amplifikasi video mengubah sinyal arus menjadi sinyal tegangan, yang akhirnya dikirim ke grid tabung gambar.
(3) Tampilan sinyal elektronik dan sistem perekaman
Pemindaian gambar mikroskop elektron ditampilkan pada tabung sinar katoda (picture tube) dan direkam oleh kamera. Ada dua jenis tabung gambar, satu digunakan untuk observasi dan memiliki resolusi lebih rendah dan merupakan tabung pijar panjang; yang lainnya digunakan untuk perekaman fotografi dan memiliki resolusi yang lebih tinggi dan merupakan tabung pijaran cahaya yang pendek.
(4) Sistem vakum dan sistem catu daya
Sistem vakum mikroskop elektron pemindaian terdiri dari pompa mekanis dan pompa difusi minyak. Sistem catu daya menyediakan daya spesifik yang dibutuhkan oleh setiap komponen.
3. Tujuan pemindaian mikroskop elektron
Fungsi paling dasar dari pemindaian mikroskop elektron adalah untuk mengamati permukaan berbagai sampel padat pada resolusi tinggi. Kedalaman gambar lapangan yang besar adalah fitur pengamatan mikroskop elektron pemindaian, seperti: biologi, botani, geologi, metalurgi, dll. Pengamatan dapat berupa permukaan sampel, permukaan potong atau penampang. Ahli metalurgi senang melihat permukaan yang masih asli atau aus secara langsung. Mudah mempelajari permukaan oksida, pertumbuhan kristal atau cacat korosi. Di satu sisi, ini dapat lebih langsung memeriksa struktur halus kertas, tekstil, kayu alami atau olahan, dan ahli biologi dapat menggunakannya untuk mempelajari struktur sampel kecil yang rapuh. Contoh: partikel polen, diatom dan serangga. Di sisi lain, dapat mengambil gambar tiga dimensi yang sesuai dengan permukaan sampel. Pemindaian mikroskop elektron memiliki berbagai aplikasi dalam studi bahan padat, dan sebanding dengan instrumen lain. Untuk karakterisasi lengkap bahan padat, pemindaian mikroskop elektron.
