Kính hiển vi điện tử quét (SEM) và ứng dụng

Giới thiệu

Kính hiển vi điện tử quét (SEM) là một loại kính hiển vi điện tử tạo ra hình ảnh 3D có độ phân giải cao của mẫu bằng cách quét bề mặt bằng chùm electron hội tụ. Các electron tương tác với các nguyên tử trong mẫu, tạo ra nhiều tín hiệu khác nhau chứa thông tin về địa hình bề mặt, thành phần hóa học, hình thái, phân bố pha, sự khác biệt về thành phần, cấu trúc tinh thể, hướng tinh thể và sự hiện diện và vị trí của các khuyết tật điện. Kính hiển vi điện tử quét đóng vai trò trung tâm trong phân tích cấu trúc vi mô và do đó rất quan trọng đối với bất kỳ cuộc điều tra nào liên quan đến quá trình xử lý, tính chất và hành vi của vật liệu liên quan đến cấu trúc vi mô của chúng.
SEM có thể đạt được độ phân giải tốt hơn 1 nanomet.
Các kính hiển vi này được sử dụng trong nhiều nghiên cứu khác nhau, bao gồm vật lý, hóa học và sinh học.

Nhiều ứng dụng khác nhau của SEM:

a) Điều tra pháp y: Điều tra hình sự và các cuộc điều tra pháp y khác sử dụng SEM để khám phá bằng chứng và có thêm hiểu biết pháp y. Các ứng dụng của SEM bao gồm: phân tích cặn thuốc súng, giám định đồ trang sức

b) Khoa học sinh học: Trong khoa học sinh học, SEM có thể được sử dụng trên mọi thứ, từ côn trùng và mô động vật đến vi khuẩn và vi-rút. Các ứng dụng bao gồm: phát hiện ra các loài mới, xác định vi khuẩn mới.
c) Lấy mẫu đất và đá: đo chất lượng đất để canh tác và nông nghiệp

d) Khoa học y tế: Các ứng dụng phổ biến bao gồm: xác định bệnh tật và vi-rút, thử nghiệm vắc-xin và thuốc mới so sánh các mẫu mô giữa bệnh nhân trong nhóm đối chứng và nhóm thử nghiệm

e) Lĩnh vực dược phẩm: các nhà sản xuất dược phẩm cần độ phân giải cao do SEM cung cấp để mô tả, kiểm soát và định lượng nguyên tố kích thước và hình dạng của các hạt.

Hạn chế: a) Các đầu dò phân tán năng lượng (EDS) trên SEM dùng để phân tích hóa học gặp khó khăn trong việc phát hiện và phân tích các nguyên tố rất nhẹ (H, He và Li) và các nguyên tố có số nguyên tử nhỏ hơn 7 (nitơ)

b) Bất kỳ mẫu sinh học nào cũng phải bị tiêu diệt trước khi được kiểm tra bằng kính hiển vi điện tử. Quá trình này yêu cầu các mẫu được kiểm tra phải ở trong môi trường chân không, vì vậy không có mẫu sinh học nào có thể sống sót sau quá trình kiểm tra.

c) Các mẫu phải rắn và phải vừa với buồng kính hiển vi.

d) Một lớp phủ dẫn điện phải được áp dụng cho các mẫu cách điện để nghiên cứu trong SEM thông thường.

Kết luận: Việc đạt được hình ảnh có độ phân giải cao bằng SEM có thể cung cấp thông tin chi tiết về nhiều lĩnh vực, khiến SEM trở thành công cụ không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực.