Skanneelektronmikroskopi(SEM) bruker en fokusert stråle av høyenergielektroner for å produsere høyoppløselige, forstørrede, todimensjonale bilder av en prøve. For dette formålet rettes elektronstrålen mot utvalgte deler av den faste prøveoverflaten. Samspillet mellom strålens elektroner og prøven resulterer i generering av ulike signaler. Disse signalene tas opp og behandles videre for å produsere bilder i digitalt format. Den kan brukes til å avsløre informasjon som den indre strukturen til en prøve, den ytre teksturen til prøven, den kjemiske sammensetningen av stoffet, og orienteringen og arrangementet av elementene som utgjør prøven. Skanningselektronmikroskopet ble først bygget i 1937 av den tyske forsker, anvendt fysiker og oppfinner Manfred von Arden. Forstørrelser for skanningselektronmikroskoper varierer vanligvis fra 20X til omtrent 30,000X. Den romlige oppløsningen til skanningselektronmikroskopi varierer fra 50 til 100 nm.
Artikkelindeks (klikk for å hoppe)
Skanneelektronmikroskop fungerer
Anvendelser av skanningselektronmikroskopi
Fordeler med skanneelektronmikroskopi
Ulemper med skanningselektronmikroskopi
Skanneelektronmikroskop fungerer
Arbeidet til et skanningselektronmikroskop avhenger ofte av deteksjonen av reflekterte elektroner etter at de treffer overflaten av en prøve. Hovedkomponenten i et skanningselektronmikroskop er elektronkilden. Vanligvis, i de fleste skanningselektronmikroskoper, brukes en oppvarmet wolframtråd som elektronkilde. Her har varmen en tendens til å gi mer energi til elektronene, lede dem i en bestemt retning og skape en enkelt fokusert stråle av elektroner. Anoden, eller positivt ladet elektrodeplate, eksisterer mellom elektronkilden og kondensatoren. Hovedformålet med anoden er å avlede elektronene og justere dem i en tynn, enkel rett linje. Dette er fordi elektronene har negativ ladning og anodeplaten har positiv ladning. Skannespolen og objektivlinsen er plassert under kondensatoren. Elektronstrålen som genereres av kilden, passerer gjennom kondensatoren, skannespolen og objektivlinsen. Når elektronene i elektronstrålen treffer prøven, blir de tilfeldig reflektert og spredt i alle retninger. Dette kalles elektronescape, og det hjelper brukeren med å etablere en sammenheng mellom antall spredte og beholdte elektroner. Signaler som er et resultat av elektron-prøve-interaksjoner og elektronescape blir oppdaget av detektoren. Detektoren er også koblet til sensoren. Prøver består vanligvis av ujevnheter og daler. Når elektroner treffer humpete områder av en prøve, har flere elektroner en tendens til å unnslippe, mens når elektroner treffer daler, klarer relativt få å reflektere og unnslippe.
Skanneelektronmikroskop fungerer
Anvendelser av skanningselektronmikroskopi
Skanneelektronmikroskopi brukes som et analytisk verktøy på mange felt, inkludert biologi, farmasøytisk industri, produksjon, fysikklaboratorier og mer. Noen av de viktigste bruksområdene for skanningselektronmikroskopi er:
1. Skanneelektronmikroskopi er mye brukt med energidispersive røntgenspektrometre for punktkjemisk analyse.
2. Brukes hovedsakelig i biologiske laboratorier for å studere den indre strukturen til mikroorganismer på cellenivå.
3. Skanneelektronmikroskopi har mange bruksområder i industrien. Den kan for eksempel brukes til å studere overflaten til faste gjenstander og analysere fordelingen av atomer i ulike grunnstoffer.
4. Skjønnhetseksperter bruker skanningselektronmikroskoper for å analysere små detaljer om kosmetiske ingredienser.
5. Produksjon bruker skanneelektronmikroskopi for å se etter forurensninger og urenheter i ferdige produkter.
6. Kvalitetskontrollavdelinger i ulike bransjer bruker skanningselektronmikroskopi for å bestemme renheten til spesifikke stoffer. For eksempel bruker farmasøytisk industri dem til å teste om legemidler, medisiner og andre produkter er gode eller dårlige.
7. Skanneelektronmikroskopi brukes også til kvalitativ kjemisk analyse av grunnstoffer ved å gi tydelig forstørrede bilder av krystallstrukturer.
8. Skanneelektronmikroskopi har betydelige fordeler innen relaterte felt som nanoteknologi. Den gir nøyaktige målinger og detaljerte bilder av objekter med dimensjoner over 50nm.
9. Kan brukes til å skille ulike faser av flerfaseprøver.
10. Noen skanningselektronmikroskoper er utstyrt med diffraktive tilbakespredte elektrondetektorer, som hjelper til med å undersøke og bestemme mikrostrukturen og krystallorienteringen til stoffer.
11. Skanneelektronmikroskopi brukes ofte til å produsere høyoppløselige bilder av objekter som kan vise romlige endringer i forbindelser.
12. Skanneelektronmikroskopi er vanligvis foretrukket når analyse av utvalgte punktplasseringer på en prøve er nødvendig.
13. Vanligvis brukt i det medisinske feltet for å observere interaksjonen mellom bakterier og hud og kroppsorganer. Dette hjelper leger med å finne ut av bakteriesykdommens natur og finne en behandling.
Fordeler med skanneelektronmikroskopi
Skanneelektronmikroskopi har store fordeler sammenlignet med andre mikroskoper. Noen av disse fordelene er listet opp nedenfor:
1. Skanneelektronmikroskoper er brukervennlige og enkle å bruke.
2. De kan produsere og produsere resultater i digitalt format.
3. Skanneelektronmikroskopi kan gi resultater raskt, dvs. data kan innhentes i løpet av få minutter.
4. Skanneelektronmikroskopi krever minimal prøveforberedelse.
5. Oppløsningen til et skanningselektronmikroskop er betydelig forbedret.
Ulemper med skanningselektronmikroskopi
Skanneelektronmikroskopi har visse begrensninger og ulemper. Noen av dem er som følger:
1. Skanneelektronmikroskoper er relativt dyre.
2. Noen mikroskoper må oppfylle visse spesielle betingelser før bruk. For eksempel må rommet være fritt for vibrasjoner og elektromagnetisk stråling.
3. Skanneelektronmikroskopet har en stor struktur.
4. Konsistente spenningsnivåer må opprettholdes for normal drift av skanningselektronmikroskopet. Dette kan kreve ytterligere elektroniske kretser eller en spenningsregulator for å fikse spenningsamplituden til en konstant verdi.
5. Denne typen mikroskop bør være utstyrt med et kjølesystem.
6. Prøven bør være liten nok til å passe inn i mikroskopkammeret. De horisontale dimensjonene til prøven bør ikke overstige 10 cm, mens de vertikale dimensjonene er mer begrensede og må være mindre enn 40 mm.
7. Prøver som skal undersøkes ved bruk av skanningselektronmikroskopi må være solide. Våtprøver er ikke egnet og må sprenges først.
8. Skanneelektronmikroskoper kan ikke brukes til lette materialer som hydrogen, helium og litium.
9. For å studere en isolatorprøve ved hjelp av et skanningselektronmikroskop påføres et ledende belegg på overflaten. Dette kan imidlertid ignoreres hvis enheten er i stand til å operere i lavvakuummodus.
10. Levende prøver kan ikke skannes ved hjelp av et skanningselektronmikroskop.
