กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน(SEM) ใช้ลำแสงโฟกัสของอิเล็กตรอนพลังงานสูงเพื่อสร้างภาพสองมิติที่มีความละเอียดสูง ขยายใหญ่ขึ้น เพื่อจุดประสงค์นี้ ลำแสงอิเล็กตรอนจะพุ่งตรงไปยังส่วนที่เลือกของพื้นผิวตัวอย่างที่เป็นของแข็ง ปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กตรอนของลำแสงกับตัวอย่างส่งผลให้เกิดสัญญาณต่างๆ สัญญาณเหล่านี้จะถูกบันทึกและประมวลผลเพิ่มเติมเพื่อสร้างภาพในรูปแบบดิจิทัล สามารถใช้เพื่อเปิดเผยข้อมูล เช่น โครงสร้างภายในของตัวอย่าง พื้นผิวภายนอกของตัวอย่าง องค์ประกอบทางเคมีของสาร และการวางแนวและการจัดเรียงองค์ประกอบที่ประกอบเป็นตัวอย่าง กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดถูกสร้างขึ้นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2480 โดยนักวิจัยชาวเยอรมัน นักฟิสิกส์ประยุกต์ และนักประดิษฐ์ มานเฟรด ฟอน อาร์เดน กำลังขยายสำหรับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดโดยทั่วไปจะมีช่วงตั้งแต่ 20X ถึงประมาณ 30,000X ความละเอียดเชิงพื้นที่ของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดอยู่ในช่วง 50 ถึง 100 นาโนเมตร
ดัชนีบทความ (คลิกเพื่อข้าม)
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนทำงาน
การประยุกต์กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด
ข้อดีของการสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
ข้อเสียของการสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนทำงาน
การทำงานของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดมักขึ้นอยู่กับการตรวจจับอิเล็กตรอนที่สะท้อนหลังจากที่พวกมันกระทบกับพื้นผิวของตัวอย่าง ส่วนประกอบหลักของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดคือแหล่งกำเนิดอิเล็กตรอน โดยทั่วไปแล้ว ในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดส่วนใหญ่ ลวดทังสเตนที่ได้รับความร้อนจะถูกใช้เป็นแหล่งอิเล็กตรอน ที่นี่ความร้อนมีแนวโน้มที่จะให้พลังงานแก่อิเล็กตรอนมากขึ้น โดยนำทางพวกมันไปในทิศทางเฉพาะและสร้างลำแสงอิเล็กตรอนที่โฟกัสเพียงลำเดียว แอโนดหรือแผ่นอิเล็กโทรดที่มีประจุบวก อยู่ระหว่างแหล่งกำเนิดอิเล็กตรอนและตัวเก็บประจุ วัตถุประสงค์หลักของขั้วบวกคือการหันเหอิเล็กตรอนและจัดเรียงให้เป็นเส้นตรงเส้นเดียวบาง ๆ เนื่องจากอิเล็กตรอนมีประจุลบ และแผ่นแอโนดมีประจุบวก คอยล์สแกนและเลนส์ใกล้วัตถุอยู่ใต้คอนเดนเซอร์ ลำแสงอิเล็กตรอนที่เกิดจากแหล่งกำเนิดจะผ่านคอนเดนเซอร์ คอยล์สแกน และเลนส์ใกล้วัตถุ เมื่ออิเล็กตรอนที่อยู่ในลำอิเล็กตรอนกระทบกับตัวอย่าง พวกมันจะสุ่มสะท้อนและกระจัดกระจายไปทุกทิศทาง สิ่งนี้เรียกว่าการหลบหนีของอิเล็กตรอน และช่วยให้ผู้ใช้สร้างความสัมพันธ์ระหว่างจำนวนอิเล็กตรอนที่กระจัดกระจายและที่สะสมอยู่ สัญญาณที่เป็นผลมาจากปฏิกิริยาระหว่างตัวอย่างอิเล็กตรอนและการหลบหนีของอิเล็กตรอนจะถูกตรวจจับโดยเครื่องตรวจจับ เครื่องตรวจจับยังเชื่อมต่อกับเซ็นเซอร์ด้วย ตัวอย่างมักประกอบด้วยการกระแทกและหุบเขา เมื่ออิเล็กตรอนชนพื้นที่ที่เป็นหลุมเป็นบ่อของตัวอย่าง อิเล็กตรอนจำนวนมากมีแนวโน้มที่จะหลบหนี ในขณะที่เมื่ออิเล็กตรอนชนหุบเขา ก็มีเพียงไม่กี่คนที่สามารถสะท้อนและหลบหนีได้
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนทำงาน
การประยุกต์กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดใช้เป็นเครื่องมือวิเคราะห์ในหลายสาขา รวมถึงชีววิทยา อุตสาหกรรมยา การผลิต ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ และอื่นๆ การใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดหลักบางประการ ได้แก่ :
1. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายกับเครื่องเอ็กซ์เรย์สเปกโตรมิเตอร์แบบกระจายพลังงานสำหรับการวิเคราะห์ทางเคมีแบบจุด
2. ส่วนใหญ่ใช้ในห้องปฏิบัติการทางชีวภาพเพื่อศึกษาโครงสร้างภายในของจุลินทรีย์ในระดับเซลล์
3. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดมีการใช้งานมากมายในอุตสาหกรรม เช่น สามารถใช้ศึกษาพื้นผิวของวัตถุที่เป็นของแข็งและวิเคราะห์การกระจายตัวของอะตอมในองค์ประกอบต่างๆ ได้
4. ช่างเสริมสวยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดเพื่อวิเคราะห์รายละเอียดเล็กๆ น้อยๆ ของส่วนผสมเครื่องสำอาง
5. การผลิตใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดเพื่อค้นหาสิ่งปนเปื้อนและสิ่งสกปรกในผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป
6. แผนกควบคุมคุณภาพในอุตสาหกรรมต่างๆ ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดเพื่อตรวจสอบความบริสุทธิ์ของสารเฉพาะ ตัวอย่างเช่น อุตสาหกรรมยาใช้เพื่อทดสอบว่ายา ยารักษาโรค และผลิตภัณฑ์อื่นๆ ดีหรือไม่ดี
7. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดยังใช้สำหรับการวิเคราะห์ทางเคมีเชิงคุณภาพขององค์ประกอบโดยให้ภาพโครงสร้างผลึกที่ขยายอย่างชัดเจน
8. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดมีข้อได้เปรียบอย่างมากในสาขาที่เกี่ยวข้อง เช่น นาโนเทคโนโลยี ให้การวัดที่แม่นยำและภาพรายละเอียดของวัตถุที่มีขนาดเกิน 50 นาโนเมตร
9. สามารถใช้เพื่อแยกแยะเฟสต่างๆ ของตัวอย่างแบบหลายเฟสได้
10. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดบางชนิดมีการติดตั้งเครื่องตรวจจับอิเล็กตรอนแบบกระจายกลับแบบเลี้ยวเบน ซึ่งช่วยในการตรวจสอบและกำหนดโครงสร้างจุลภาคและการวางแนวผลึกของสาร
11. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดมักใช้เพื่อสร้างภาพวัตถุที่มีความคมชัดสูงซึ่งสามารถแสดงการเปลี่ยนแปลงเชิงพื้นที่ของสารประกอบได้
12. โดยทั่วไปแล้ว กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดมักนิยมใช้เมื่อต้องการวิเคราะห์ตำแหน่งจุดที่เลือกบนตัวอย่าง
13. โดยทั่วไปใช้ในวงการแพทย์เพื่อสังเกตปฏิกิริยาของแบคทีเรียกับผิวหนังและอวัยวะในร่างกาย ซึ่งจะช่วยให้แพทย์ทราบลักษณะของโรคจากแบคทีเรียและค้นหาวิธีการรักษาได้
ข้อดีของการสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดมีข้อดีอย่างมากเมื่อเทียบกับกล้องจุลทรรศน์ชนิดอื่นๆ ข้อดีบางประการมีดังต่อไปนี้:
1. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนนั้นใช้งานง่ายและใช้งานง่าย
2. สามารถสร้างผลงานในรูปแบบดิจิทัลได้
3. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนสามารถให้ผลลัพธ์ได้อย่างรวดเร็ว กล่าวคือ สามารถรับข้อมูลได้ภายในไม่กี่นาที
4. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนต้องมีการเตรียมตัวอย่างเพียงเล็กน้อย
5. ความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ
ข้อเสียของการสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด
กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดมีข้อจำกัดและข้อเสียบางประการ บางส่วนมีดังนี้:
1. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนมีราคาค่อนข้างแพง
2. กล้องจุลทรรศน์บางชนิดต้องตรงตามเงื่อนไขพิเศษบางประการก่อนใช้งาน เช่น ห้องต้องปราศจากการสั่นสะเทือนและรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า
3. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดมีโครงสร้างขนาดใหญ่
4. ต้องรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าให้สม่ำเสมอเพื่อให้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดทำงานตามปกติ ซึ่งอาจต้องใช้วงจรอิเล็กทรอนิกส์เพิ่มเติมหรือตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเพื่อแก้ไขแอมพลิจูดแรงดันไฟฟ้าให้เป็นค่าคงที่
5. กล้องจุลทรรศน์ประเภทนี้ควรติดตั้งระบบทำความเย็น
6. ตัวอย่างควรมีขนาดเล็กพอที่จะใส่ในห้องกล้องจุลทรรศน์ได้ ขนาดแนวนอนของตัวอย่างไม่ควรเกิน 10 ซม. ในขณะที่ขนาดแนวตั้งจะถูกจำกัดมากกว่าและต้องน้อยกว่า 40 มม.
7. ตัวอย่างที่จะตรวจสอบด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดจะต้องเป็นของแข็ง ตัวอย่างที่เปียกไม่เหมาะและจำเป็นต้องระเบิดก่อน
8. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนไม่สามารถใช้กับวัสดุน้ำหนักเบา เช่น ไฮโดรเจน ฮีเลียม และลิเธียม
9. เพื่อศึกษาตัวอย่างฉนวนโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด จะมีการเคลือบสารนำไฟฟ้าบนพื้นผิว อย่างไรก็ตาม คุณสามารถเพิกเฉยได้หากอุปกรณ์สามารถทำงานได้ในโหมดสุญญากาศต่ำ
10. ไม่สามารถสแกนตัวอย่างที่มีชีวิตได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด
