Giới thiệu chung về Scanning Electron Microscopy (SEM)

[C.H.V]

Scanning Electron Microscopy (SEM) được gọi là “kính hiển vi điện tử quét”.

- Nguyên tắc của SEM là sử dụng tia electron để kích thích bề mặt mẫu vật ở “từng điểm”, lấy tín hiệu và phân tích thông tin. Khi bề mặt mẫu được quét, rất nhiều điểm được lấy thông tin, và hình ảnh sẽ được hình thành.

- Thông thường kính hiển vi quang học, sẽ cho hình ảnh tổng thể của vật một lần. Còn SEM thì chỉ lấy thông tin ở từng điểm của vật, và sau đó dựng thành hình ảnh tổng thể.

- Các thông tin SEM thu được: tính gập gềnh của bề mặt (topography), thành phần nguyên tố và tính chất tinh thể của bề mặt mẫu.

Lịch sử phát triển

- Những năm đầu 1930, vì giới hạn vật lý của ánh sáng khi sử dụng kính hiển vi quang học (không thể nhìn thấy rõ vật có kích thước nhỏ hơn 200 nm), nên không thể nhìn thấy được các tế bào, các protein hay các phân tử nhỏ…


Ảnh 1. Giới hạn vật lý của ánh sáng ở khoảng 0.2 um

- Kính hiển vi điện tử truyền qua (transmission electron microscope, TEM) được phát triển sớm hơn SEM. Nguyên tắc của TEM giống như của kính hiển vi quang học, nhưng thay vì sử dụng ánh sáng thì TEM sử dụng tia electron để đi xuyên qua mẫu vật. TEM đầu tiên được chế tạo ở Đức vào năm 1931, do Max Knoll và Ernst Ruska.

- Sau đó SEM mới được chế tạo vào năm 1938 bởi Von Ardenne, và lần đầu tiên được đưa ra thị trường vào năm 1965.

Các thông tin mà SEM có thể cung cấp:

Topography (tính gập gềnh bề mặt): các đặc điểm của bề mặt (how it look), độ nhám ra sao, có thể biết được tính liên quan của các đặc điểm này đến tính chất của vật liệu.

Morphology (hình dạng): Hình dạng, kích thước hạt, cấu trúc của mẫu vật; tính liên quan của cấu trúc và tính chất vật liệu.


Ảnh 2. một ảnh SEM của kim cương. Có các tinh thể kim cương kích thước micro và tinh thể kim cương có kích thước nano.

Composition (Thành phần): thông tin thành phần nguyên tố và hợp chất; tính liên quan giữa thành phần và tính chất của vật liệu


Ảnh 3. Lập bản đồ nguyên tố trên bề mặt mẫu.

Crystallographic (mạng tinh thể): biết được tính chất tinh thể của mẫu, cũng như liên hệ giữa tính chất tinh thể và tính chất của vật liệu.


Ảnh 4. ảnh SEM cho thấy đơn tinh thể và đa tinh thể.


Ảnh 5. Máy SEM của Hitachi


Ảnh 6. Máy desktop mini SEM của PHENOM PRO.

(to be continue...)