Сканирующий электронный микроскоп (SEM) — это прибор, широко применяемый в химии, биологии, медицине, металлургии, материаловедении, производстве полупроводников и контроле микросхем. В данной статье представлены основные принципы работы SEM, наиболее распространённые бренды и методы подготовки образцов. Большинство самых популярных марок сканирующих электронных микроскопов являются импортными; среди отечественных настольных моделей лидером является компания «ZEPTOOLS» ( ЗЕП ИНСТРУМЕНТЫ ).

Основные принципы сканирующей электронной микроскопии

СЭМ осуществляет визуализацию на основе сигналов, возникающих при взаимодействии электронного пучка с образцом. К таким сигналам относятся обратнорассеянные электроны, вторичные электроны, поглощённые электроны, проникающие электроны, характеристические рентгеновские лучи и электроны Оже. При этом характеристические рентгеновские лучи подвергаются элементному анализу с помощью дополнительно установленного спектрометра. Информация, полученная в результате взаимодействия электронного пучка с образцом, регистрируется детектором, усиливается в электронно‑лучевой трубке и в конечном итоге формирует изображение.

Подготовка образцов для сканирующей электронной микроскопии

Подготовка образцов — ключевой этап при проведении SEM‑анализа, оказывающий влияние на точность получаемых результатов. Качественный образец для исследования должен обладать электропроводностью, небольшими размерами, чистотой и стабильностью. Образцы с хорошей электропроводностью дают более качественные изображения, тогда как образцы с низкой проводимостью могут потребовать напыления золота для повышения электропроводности. Размер образца следует поддерживать в пределах примерно 10 мм × 10 мм × 1 мм, а жидкие образцы необходимо наносить на подложку из кремния и высушивать.

Схематическое изображение результатов сканирующей электронной микроскопии

На изображениях, полученных методом СЭМ, отображаются градации серого; они подразделяются на изображения вторичных электронов и изображения обратнорассеянных электронов. Изображения вторичных электронов в основном отражают микроструктуру поверхности образца, тогда как изображения обратнорассеянных электронов демонстрируют распределение элементов на поверхности. Яркие участки на изображении обычно соответствуют областям с более высоким атомным номером; однако следует учитывать, что при наличии тонких пленок или низкой проводимости могут возникать ложные сигналы.

Результаты сканирующей электронной микроскопии и примеры

Разные марки СЭМ дают различные результаты испытаний. На примере показано, как с помощью СЭМ исследуются коррозионные впадины на поверхности стекла. Важно использовать масштабную линейку для анализа изображений, чтобы оценить размеры впадин. Длина масштабной линейки составляет 5 мкм, каждая деление — 500 нм, что позволяет наглядно описать полученные экспериментальные данные.

Заключение

СЭМ играет важную роль в научных исследованиях и промышленности. Понимание основных принципов работы СЭМ и навыков подготовки образцов крайне важно для получения точных результатов измерений. Благодаря грамотной подготовке образцов и анализу данных, полученных с помощью СЭМ, исследователи могут глубже раскрыть микроструктуру материалов и их поверхностные характеристики.

Стационарный сканирующий электронный микроскоп ZEM18 компании ZEPTOOLS

Компания «Аньхой Цзэюй Технологии» — это научно‑инструментальная фирма, обладающая полностью независимыми правами интеллектуальной собственности. С начала 1990‑х годов, когда была начата разработка электронных микроскопов и сопутствующего оборудования, её исследовательская команда неизменно стремится предоставлять высококачественные приборы для нанонаучных исследований. В настоящее время компания располагает в том числе… Пико Фемто Серия Система измерений в режиме in situ с помощью ТЭМ 、 Система измерений СЭМ в нативном состоянии 、 Настольный сканирующий электронный микроскоп серии ZEM 、 Ступенчатый измеритель серии JS 、 Нано‑пьезо‑столик 、 Станок для переноса двумерных материалов 、 Пробоночная платформа и низкотемпературная система 、 Линейка с дифракционной решёткой Ряд продуктовых линеек, включая …, пользуются широким признанием как на внутреннем, так и на международном рынках, заполняя многочисленные пробелы в отечественной сфере научно‑точных измерительных приборов.