Rastrovací elektronový mikroskop

Digitální SEM na ÚFCH JH (2020)

Analogový typ SEM

Rastrovací, nebo též skenovací, či řádkovací elektronový mikroskop (angl. scanning electron microscope, SEM), je elektronový mikroskop, který využívá k zobrazování pohyblivého svazku elektronů. Slouží převážně k topografické analýze různých materiálů převážně velmi malých objektů, či objektů s detaily které běžný optický mikroskop nerozpozná.

Princip SEM

Na každé místo vzorku je zaměřen úzký paprsek elektronů (prochází jej po řádcích – odtud řádkovací). Interakcí dopadajících elektronů s materiálem vzorku vznikají různě detekovatelné složky. Jak paprsek putuje po vzorku, mění se podle charakteru povrchu úroveň signálu v detektoru. Z těchto signálů je pak sestavován výsledný obraz.

Detektory SEM

• SE detektor – detektor sekundárních elektronů. Nejpoužívanější typ detektoru. Má poměrně velkou rozlišovací schopnost během pozorování (5 - 15 nm).
• BSE detektor – detektor zpětně odražených elektronů. Podobné jako SE detektor. Menší rozlišovací schopnost (50 nm), ovšem je schopen monochromaticky odlišit různé materiály.
• TE detektor – detektor prošlých elektronů.
• EDS / WDS- detekce charakteristického RTG záření, používá se pro analýzu chemického složení vzorků. Metoda dokáže zjistit jaké prvky a v jakém množství se nacházejí ve vzorku.
• EBSD – difrakce zpětně odražených elektronů, používá se pro krystalografickou analýzu vzorků. Metoda dokáže přesně zjistit orientaci krystalové mřížky ve studovaném vzorku.

Elektronový tubus

Zdrojem elektronů je elektronová tryska, nejčastěji wolframové žhavené vlákno, umístěné v tzv. Wehneltově válci.

Elektrony jsou urychlovány směrem k vzorku urychlovacím napětím (typicky 0,1-30kV).

Svazek elektronů (paprsek) je upravován, zaostřován elektromagnetickými čočkami. Tubus obsahuje zpravidla jednu nebo více kondenzorových čoček, objektivovou čočku, vychylovací cívky rastrů a cívky stigmátorů pro korekci astigmatismu. Dopad paprsku elektronů na vzorek způsobí emisi sekundárních elektronů, zpětně odražených elektronů, RTG záření a jiných signálů ze vzorku, které jsou pak detekovány a analyzovány.

Důležité pojmy

• zvětšení - vzniká větším či menším vychýlením svazku pomocí rastrovacích cívek
• pracovní vzdálenost - vzdálenost na kterou je paprsek zaostřen objektivem
• proud ve stopě - proud (množství elektronů) dopadající na vzorek
• velikost stopy - průměr svazku v místě dopadu na vzorek
• rozlišení - schopnost rozlišit dva body (přibližně polovina stopy)

Galerie

• 

  Srovnání snímků podle použitých detektorů na rastrovacím elektronovém mikroskopu. Nahoře snímek pořízený SE detektorem. Dole snímek pořízený BSE detektorem.

• 

  Kolorovaná mikrofotografie z rastrovacího elektronového mikroskopu

• 

  Sněhová vločka ve velkém zvětšení rastrovacím elektronovým mikroskopem

• 

  Komora pro umístění vzorku digitálního SEM

• 

  Elektronový tubus digitálního SEM

Související články

• Mikrofotografie

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Rastrovací elektronový mikroskop na Wikimedia Commons
• Historie elektronové mikroskopie na Akademii věd v Brně
• Historie v obrazech
• Galerie snímků z REM od brněnské fy Tescan