Scanning elektronmikroskopi(SEM) bruger en fokuseret stråle af højenergielektroner til at producere højopløselige, forstørrede, todimensionelle billeder af en prøve. Til dette formål rettes elektronstrålen mod udvalgte dele af den faste prøveoverflade. Interaktionen mellem strålens elektroner og prøven resulterer i generering af forskellige signaler. Disse signaler optages og behandles yderligere for at producere billeder i digitalt format. Det kan bruges til at afsløre information såsom den indre struktur af en prøve, den ydre tekstur af prøven, den kemiske sammensætning af stoffet og orienteringen og arrangementet af de elementer, der udgør prøven. Scanningelektronmikroskopet blev først bygget i 1937 af den tyske forsker, anvendt fysiker og opfinder Manfred von Arden. Forstørrelser til scanningselektronmikroskoper varierer typisk fra 20X til cirka 30,000X. Den rumlige opløsning af scanningselektronmikroskopi varierer fra 50 til 100 nm.
Artikelindeks (klik for at springe)
Scanning elektronmikroskop arbejder
Anvendelser af scanningselektronmikroskopi
Fordele ved scanningselektronmikroskopi
Ulemper ved scanningselektronmikroskopi
Scanning elektronmikroskop arbejder
Arbejdet med et scanningselektronmikroskop afhænger ofte af påvisningen af reflekterede elektroner, efter at de rammer overfladen af en prøve. Hovedkomponenten i et scanningselektronmikroskop er elektronkilden. I de fleste scanningselektronmikroskoper bruges typisk en opvarmet wolframtråd som elektronkilde. Her har varmen en tendens til at give mere energi til elektronerne, lede dem i en bestemt retning og skabe en enkelt fokuseret stråle af elektroner. Anoden, eller positivt ladet elektrodeplade, findes mellem elektronkilden og kondensatoren. Hovedformålet med anoden er at afbøje elektronerne og justere dem i en tynd, enkelt lige linje. Det skyldes, at elektronerne har en negativ ladning, og anodepladen har en positiv ladning. Scanningsspolen og objektivlinsen er placeret under kondensatoren. Elektronstrålen, der genereres af kilden, passerer gennem kondensatoren, scanningsspolen og objektivlinsen. Når elektronerne indeholdt i elektronstrålen rammer prøven, bliver de tilfældigt reflekteret og spredt i alle retninger. Dette kaldes elektronescape, og det hjælper brugeren med at etablere en sammenhæng mellem antallet af spredte og tilbageholdte elektroner. Signaler, der stammer fra elektron-prøve-interaktioner og elektronudslip, detekteres af detektoren. Detektoren er også forbundet til sensoren. Prøver består normalt af bump og dale. Når elektroner rammer ujævne områder af en prøve, har flere elektroner en tendens til at undslippe, mens når elektroner rammer dale, er det relativt få, der formår at reflektere og undslippe.
Scanning elektronmikroskop arbejder
Anvendelser af scanningselektronmikroskopi
Scanningelektronmikroskopi bruges som et analytisk værktøj på mange områder, herunder biologi, medicinalindustrien, fremstilling, fysiklaboratorier og mere. Nogle af de vigtigste anvendelser af scanningselektronmikroskopi er:
1. Scanningelektronmikroskopi er meget udbredt med energidispersive røntgenspektrometre til punktkemisk analyse.
2. Anvendes hovedsageligt i biologiske laboratorier til at studere mikroorganismers indre struktur på celleniveau.
3. Scanning elektronmikroskopi har mange anvendelser i industrien. For eksempel kan det bruges til at studere overfladen af faste genstande og analysere fordelingen af atomer i forskellige grundstoffer.
4. Kosmetologer bruger scanningselektronmikroskoper til at analysere små detaljer om kosmetiske ingredienser.
5. Fremstilling bruger scanningselektronmikroskopi til at lede efter forurenende stoffer og urenheder i færdige produkter.
6. Kvalitetskontrolafdelinger i forskellige industrier bruger scanningselektronmikroskopi til at bestemme renheden af specifikke stoffer. For eksempel bruger medicinalindustrien dem til at teste, om lægemidler, medicin og andre produkter er gode eller dårlige.
7. Scanning elektronmikroskopi bruges også til kvalitativ kemisk analyse af grundstoffer ved at give klart forstørrede billeder af krystalstrukturer.
8. Scanning elektronmikroskopi har betydelige fordele inden for beslægtede områder såsom nanoteknologi. Det giver præcise målinger og detaljerede billeder af objekter med dimensioner over 50nm.
9. Kan bruges til at skelne mellem forskellige faser af flerfaseprøver.
10. Nogle scanningselektronmikroskoper er udstyret med diffraktive tilbagespredte elektrondetektorer, som hjælper med at undersøge og bestemme stoffers mikrostruktur og krystalorientering.
11. Scanningelektronmikroskopi bruges ofte til at producere højopløselige billeder af objekter, der kan vise rumlige ændringer i forbindelser.
12. Scanningelektronmikroskopi foretrækkes normalt, når analyse af udvalgte pletsteder på en prøve er påkrævet.
13. Anvendes generelt inden for det medicinske område til at observere bakteriers interaktion med hud og kropsorganer. Dette hjælper læger med at bestemme arten af bakteriesygdommen og finde en behandling.
Fordele ved scanningselektronmikroskopi
Scanning elektronmikroskopi har store fordele sammenlignet med andre mikroskoper. Nogle af disse fordele er anført nedenfor:
1. Scanningelektronmikroskoper er brugervenlige og nemme at bruge.
2. De kan producere og producere resultater i digitalt format.
3. Scanning elektronmikroskopi kan give resultater hurtigt, dvs. data kan opnås inden for få minutter.
4. Scanning elektronmikroskopi kræver minimal prøveforberedelse.
5. Skanneelektronmikroskopets opløsning er væsentligt forbedret.
Ulemper ved scanningselektronmikroskopi
Scanning elektronmikroskopi har visse begrænsninger og ulemper. Nogle af dem er som følger:
1. Scanning elektronmikroskoper er relativt dyre.
2. Nogle mikroskoper skal opfylde visse særlige betingelser før brug. Fx skal rummet være fri for vibrationer og elektromagnetisk stråling.
3. Scanningelektronmikroskopet har en stor struktur.
4. Konsistente spændingsniveauer skal opretholdes for normal drift af scanningselektronmikroskopet. Dette kan kræve yderligere elektroniske kredsløb eller en spændingsregulator for at fiksere spændingsamplituden til en konstant værdi.
5. Denne type mikroskop bør være udstyret med et kølesystem.
6. Prøven skal være lille nok til at passe i mikroskopkammeret. Prøvens vandrette dimensioner bør ikke overstige 10 cm, mens de lodrette dimensioner er mere begrænsede og skal være mindre end 40 mm.
7. Prøver, der skal undersøges ved hjælp af scanningselektronmikroskopi, skal være faste. Våde prøver er ikke egnede og skal sprænges først.
8. Scanningelektronmikroskoper kan ikke bruges til letvægtsmaterialer som brint, helium og lithium.
9. For at studere en isolatorprøve ved hjælp af et scanningselektronmikroskop påføres en ledende belægning på dens overflade. Dette kan dog ignoreres, hvis enheden er i stand til at fungere i lavvakuumtilstand.
10. Levende prøver kan ikke scannes ved hjælp af et scanningselektronmikroskop.
