Rastrovací elektronový mikroskop

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).

  

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

• 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

Kolorovaná mikrofotografie z rastrovacího elektronového mikroskopu

Sněhová vločka ve velkém zvětšení rastrovacím elektronovým mikroskopem

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)

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