Wprowadzenie do głównych zastosowań skaningowej mikroskopii elektronowej
Skaningowy mikroskop elektronowy jest instrumentem wielofunkcyjnym o wielu doskonałych właściwościach i jest jednym z najczęściej stosowanych instrumentów, za pomocą którego można wykonywać następujące podstawowe analizy:
(1) Obserwacja i analiza morfologii trójwymiarowej;
(2) Analiza składu mikroregionów z uwzględnieniem morfologii.
(1) Obserwacja nanomateriałów. Tzw. nanomateriały to materiały stałe, które otrzymuje się poprzez formowanie ciśnieniowe pod warunkiem utrzymania powierzchni w czystości, gdy wielkość cząstek lub mikrokryształów tworzących materiał mieści się w przedziale od 0,1 do 100 nm. Nanomateriały mają wiele unikalnych właściwości fizykochemicznych, różniących się od stanu krystalicznego i amorficznego. Nanomateriały mają szerokie perspektywy rozwoju i staną się kluczowym kierunkiem przyszłych badań materiałowych. Ważną cechą skaningowego mikroskopu elektronowego jest jego wysoka rozdzielczość, która jest obecnie powszechnie stosowana do obserwacji nanomateriałów.
② Przeprowadzić analizę pękania materiału. Kolejną ważną cechą skaningowego mikroskopu elektronowego jest duża głębia ostrości, obraz jest bogaty w trójwymiarowy sens. Skaningowy mikroskop elektronowy głębia ostrości niż transmisyjny mikroskop elektronowy 10 razy większa niż mikroskop optyczny setki razy. Ponieważ głębia ostrości obrazu jest duża, więc skaningowy obraz elektronowy jest bogaty w trójwymiarowy sposób, z trójwymiarową formą, może dostarczyć znacznie więcej informacji niż inne mikroskopy, ta funkcja jest bardzo cenna dla użytkownika. Skaningowy mikroskop elektronowy pokazuje morfologię pęknięcia z głębokiej, dużej głębokości kąta pola, przedstawia istotę pęknięcia materiału, w nauczaniu, badaniach naukowych i produkcji, odgrywa niezastąpioną rolę w analizie przyczyny pęknięcia materiału, analizie przyczyna wypadków i racjonalność procesu to potężne środki determinujące.
③ Bezpośrednia obserwacja oryginalnej powierzchni dużego okazu. Umożliwia bezpośrednią obserwację próbek o średnicy 100 mm i wysokości 50 mm oraz większych rozmiarach, bez ograniczeń co do kształtu próbki, a także pozwala na obserwację powierzchni chropowatych, co eliminuje kłopot z przygotowaniem próbek, oraz może naprawdę obserwować samą próbkę jako materialny składnik innej wyściółki (odbity obraz elektronowy).
④Obserwacja grubych okazów. Obserwując grube okazy, można uzyskać wysoką rozdzielczość i najbardziej realistyczny wygląd. Rozdzielczość skaningowej mikroskopii elektronowej jest pomiędzy rozdzielczością mikroskopii optycznej i transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Jednak porównując obserwację grubej próbki, ponieważ w transmisyjnym mikroskopie elektronowym konieczne jest zastosowanie metody błony złożonej, a rozdzielczość błony złożonej wynosi zwykle tylko 10 nm, a obserwacja nie dotyczy samej próbki dlatego korzystniej jest obserwować grubą próbkę za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego, aby uzyskać rzeczywiste informacje o powierzchni próbki.
⑤ Obserwuj szczegóły każdego obszaru próbki. Próbka charakteryzuje się bardzo dużym zakresem ruchu w komorze próbki. Odległość robocza innych mikroskopów wynosi zwykle tylko 2-3 cm, zatem preparat może poruszać się tylko o dwa stopnie przestrzeni. Inaczej jest jednak w skaningowym mikroskopie elektronowym, gdyż odległość robocza jest duża (może przekraczać 20 mm), głębokość ogniskowa jest duża (10 razy większa niż w transmisyjnym mikroskopie elektronowym), a przestrzeń komory próbki jest również duża duży, zatem można pozwolić okazowi na sześć stopni swobody ruchu w trzech stopniach przestrzeni (tj. trzy stopnie translacji przestrzeni, trzy stopnie obrotu przestrzeni), a zakres ruchu jest duży, co jest niezwykle wygodne dla obserwacja okazów o nieregularnych kształtach szczegółów z różnych regionów.
(vi) Obserwacja próbek w dużym polu widzenia i małym powiększeniu. Pole widzenia do obserwacji preparatów za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego jest duże. W skaningowym mikroskopie elektronowym pole widzenia F, które umożliwia jednoczesną obserwację preparatów, wyznaczane jest według wzoru: F=L/M [8].
Gdzie F - zasięg pola widzenia;
M - powiększenie obserwacji;
L - rozmiar ekranu fluorescencyjnego świetlówki.
W przypadku skaningowego mikroskopu elektronowego z tubusem o średnicy 30 cm (12 cali), powiększenie 15-krotne, jego pole widzenia wynosi do 20 mm. duże pole widzenia, małe powiększenie. Obserwacja kształtu próbki jest konieczna w niektórych dziedzinach, takich jak dochodzenie kryminalne i archeologia.
(7) Ciągła obserwacja od dużego do małego powiększenia. Zakres powiększeń jest bardzo szeroki i nie ma potrzeby częstego ustawiania ostrości. Zakres powiększeń skaningowego mikroskopu elektronowego jest bardzo szeroki (od 5 do 200,000 razy regulowany w sposób ciągły), a dobrą ostrość można uzyskać od wysokich do niskich czasów, od niskich do wysokich czasów ciągłej obserwacji, bez konieczności ponownego ustawiania ostrości, co jest szczególnie wygodny do analizy wypadków.
⑧ obserwacja okazów biologicznych. Ze względu na napromieniowanie elektroniczne oraz występowanie uszkodzeń i zanieczyszczeń próbek jest bardzo małe. Porównanie z innymi trybami mikroskopii elektronowej, ponieważ obserwacja sondy elektronowej stosowanej w prądzie jest niewielka (zwykle około 10-10 ~ 10-12A) wielkość plamki wiązki sondy elektronowej jest niewielka (zwykle od 5 nm do dziesiątek nanometrów), energia sondy elektronowej jest również stosunkowo niewielka (napięcie przyspieszające może wynosić nawet 2 kV) i nie jest stałym punktem napromieniowania próbki, ale rastrową metodą napromieniania próbki, dlatego też ze względu na Dlatego stopień uszkodzenia i zanieczyszczenia próbki na skutek napromieniowania elektronami jest bardzo mały, co jest szczególnie ważne w przypadku obserwacji niektórych okazów biologicznych.
