1. Strona główna

2. Rodzaj mikroskopu elektronowego, w którym obraz uzyskiwany jest przez omiatanie próbki wiązką fali elektronowej (wiązka elektronów skupiona jest w postaci małej plamki, która omiata obserwowany obszar linia po linii).

3. Mikroskop skaningowy składa się z:

działa elektronowego,

układu soczewek elektromagnetycznych (kondensor, cewki skanujące/odchylające),

Obiektyw,

Detektory,

układ przetwarzający zebraną informację,

układ pomp wytwarzających próżnię.

1. Budowa mikroskopu elektronowego jest bardzo podobna do mikroskopu optycznego, tyle że w miejsce promieni świetlnych używa się wiązki elektronów, które rozpędzone w polu elektrycznym poruszają się po linii prostej. Natomiast soczewki optyczne zastąpiono odpowiednio ukształtowanym polem magnetycznym, zmieniającym bieg elektronów. Obraz jest tworzony przez te elektrony na ekranie luminescencyjnym lub kliszy światłoczułej.
   Wiązka elektronów kierowana na badaną próbkę nie jest statyczna. Specjalne cewki odchylające sprawiają, że wiązka omiata dany obszar preparatu.

W momencie, gdy wiązka elektronów pada na powierzchnię część z nich jest rozpraszana, część wnika do wnętrza próbki powodując emisję wtórnych elektronów, promieni rentgenowskich oraz światła widzialnego.

1. W pobliżu oświetlanej elektronami próbki ustawione są specjalne detektory, które wykrywają elektrony rozproszone, wtórne lub któryś z rodzajów promieniowania przetwarzając rejestrowane sygnały na sygnały cyfrowe. Sygnały cyfrowe są następnie przetwarzane na obraz wyświetlany na monitorze

2. Schemat układu optycznego prostego mikroskopu elektronowego: 
   Na schemacie oznaczono literami: 

K1, K2 – soczewki kondensorowe, 

P – preparat, 

Ob – soczewka obiektywowa, 

P – soczewka pośrednia, 

Pr – soczewka projekcyjna, 

E – ekran pokryty luminoforem, 

F – kaseta z kliszami fotograficznymi, 

V – zawory próżniowe

1. Działo składa się z:

katoda – elektroda emitująca elektrony,

elektroda ogniskująca – umożliwia uzyskanie na ekranie plamki o bardzo małej powierzchni (zwykle jest to cylinder Wehnelta),

anoda – składająca się z jednej lub kilku cylindrycznych elektrod o różnych średnicach, stanowią układ przyspieszający i ogniskujący.

Istnieją dwa główne typy dział elektronowych wykorzystujące:
zjawisko termoemisji 
emisję polową.

Działo elektronowe

Działo elektronowe składa się z następujących elementów:

katoda – elektroda emitująca elektrony,

elektroda ogniskująca – umożliwia uzyskanie na ekranie plamki o bardzo małej powierzchni (zwykle jest to cylinder Wehnelta, czyli niewielki cylinder z otworkiem, otaczający katodę). Cylinder ma potencjał ujemny względem katody, zmiana potencjału zmienia natężenie wiązki elektronów, a przez to jasność świecącej plamki w kineskopie,

anoda – składająca się z jednej lub kilku cylindrycznych elektrod o różnych średnicach, stanowią układ przyspieszający i ogniskujący.

Istnieją dwa główne typy dział elektronowych wykorzystujących zjawisko termoemisji lub emisję polową. Najprostsze działo elektronowe to wolframowe włókno (katoda). Jest ono nagrzewane w próżni do temperatury około 2800K. Elektrony uzyskują energię, która pozwala, aby opuściły katodę. Emitowane elektrony są kolimowane i ogniskowane przy pomocy cylindra Wehnelta (pole elektrostatyczne). Wiązkę pierwotna ma wtedy średnicę około 50μm. Potencjał przyłożony do anody wynosi od 1 do 20kV. Przyspieszenie elektronów następuje w wyniku dużej różnicy potencjałów pomiędzy katodą, a anodą^[2] (rys. 1.).

Emisja polowa – (emisja autoelektronowa lub emisja zimna) emisja elektronów z przewodnika lub półprzewodnika pod działaniem silnego pola elektrycznego występującego w pobliżu powierzchni ciała.

Emisja termoelektronowa – emisja elektronów przez rozgrzane ciała, w wyniku cieplnego pobudzenia elektronów. Dla większości ciał emisja termoelektronowa zachodzi w temperaturach powyżej 1000 kelwinów, a dla trudnotopliwych metali w temperaturach powyżej 2000K.

Zjawisko znalazło szerokie zastosowanie w lampach elektronowych.

Światło widzialne jest zastąpione w mikroskopii elektronowej wiązką elektronów, przyśpieszonych pod wpływem silnego pola elektrycznego. Źródłem elektronów jest tzw. działo elektronowe. Niewielki drut wolframowy, wygięty w kształcie litery „V”, rozgrzany prądem do temperatury powyżej 1000^oC, emituje chmurę elektronów na skutek efektu termoemisji. Pomiędzy katodą, którą jest drut wolframowy, a anodą umieszczoną w dolnej części działa, wytworzona jest różnica potencjałów np. 1 000 000 V.

Elektrony, które przeszły z katody do próżni, zostają przyśpieszone polem elektrostatycznym i skierowane w stronę otworu w anodzie. Skupienie wiązki osiąga się przez wykorzystanie pola elektrostatycznego wytworzonego przez tzw. cylinder Wehnelta, który znajduje się na drodze wiązki między katodą, a anodą. Jest to soczewka elektrostatyczna, wytwarzająca ujemne pole potencjału powodujące odpychanie ujemnie naładowanych elektronów. W efekcie, wiązka zostaje wstępnie skupiona i skierowana do dalszej części kolumny mikroskopu

1. Obraz oglądany w skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM) nie jest obrazem rzeczywistym. To co widzimy w SEM jest obrazem wirtualnym skonstruowanym na bazie sygnałów emitowanych przez próbkę. Dzieje się to poprzez zeskanowanie linia po linii prostokątnego obszaru na powierzchni próbki. Obszar skanowania odpowiada fragmentowi próby oglądanemu na obrazie. W każdym momencie czasu wiązka oświetla tylko jeden punkt

w obszarze skanowania. Przemieszczanie się wiązki od punktu do punktu wywołuje zmiany w generowanym przez nią sygnale. Zmiany te odzwierciedlają zróżnicowanie próbki w poszczególnych punktach. Sygnał wyjściowy jest więc serią danych analogowych, które

w nowoczesnych mikroskopach są przetwarzane na serię wartości liczbowych , z których tworzony jest obraz cyfrowy.

Powiększenie

W mikroskopii skaningowej powiększeniem nazywamy stosunek wymiarów liniowych obszaru skanowania oglądanego na ekranie do odpowiadających im wymiarów liniowych analizowanego obszaru na próbce.

1. zdjęcia

2. W zależności od charakteru obserwowanych elektronów, w SEM stosowane są różne detektory:

SE - jest urządzeniem pozwalającym zbierać elektrony wtórne

BSE - jest urządzeniem pozwalającym skutecznie zbierać elektrony wstecznie rozproszone

EDS Jakościowe i ilościowe analizy składu chemicznego w  mikroobszarze

WDS – w całej metodzie badawczej wykorzystuje się zjawisko dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego. 

EBSD - wykorzystywany jest do analizy orientacji ziarn i tekstury.

1. W przypadku standardowego obrazowania w SEM, próbki muszą przewodzić prąd elektryczny, co najmniej na powierzchni, dodatkowo muszą być elektrycznie uziemione, aby zapobiec gromadzeniu się ładunków elektrostatycznych. Materiały metalowe i ich stopy wymagają minimalnego przygotowania w postaci czyszczenia i montażu w uchwycie.

Nieprzewodzące materiały ładują się elektrycznie podczas skanowania przez wiązkę elektronów. Praktycznie uniemożliwia poprawną obserwację. Istnieje kilka metod eliminacji tego problemu:

• napylenie/nałożenie jak najcieńszej powłoki z materiału przewodzącego elektrycznie (najczęściej wykorzystuje się do tego grafit lub złoto; rzadziej platynę, wolfram, chrom, iryd i osm),

• wykorzystanie techniki środowiskowej skaningowej mikroskopii elektronowej ESEM,

• zatopienie próbki w przewodzącej żywicy.

1. zdjęcia

2. tabela

3. Zastosowanie
   zbadanie i poznanie wielu organizmów, wniknięcie do komórki i poznanie licznych jej funkcji, również tych najmniejszych organizmów jakimi są bakterie i wirusy,

badanie produktów spożywczych,

badanie struktury krystalicznej i jej defektów,

w przemyśle elektronicznym i innych gałęziach przemysłu nowoczesnego,

w laboratoriach fizycznych i chemicznych,

w archeologii i badaniach historycznych,

w nanotechnologii (mikroskop tunelowy) – obróbka materiału na poziomie atomowym.

1. ZDJĘCIA

2. ZDJĘCIA

3. ZDJĘCIA

4. ZDJĘCIA

5. Bibliografia