Sådan fungerer scanningselektronmikroskoper

Scanningelektronmikroskoper (SEM'er) bruger en fokuseret stråle af elektroner til at skabe billeder i høj opløsning af prøver. Strålen scannes hen over prøven, og de reflekterede eller udsendte elektroner detekteres og bruges til at skabe et billede.

SEM'er kan producere billeder med meget højere opløsning end lysmikroskoper, og de kan også bruges til at se prøver, der ikke er gennemsigtige for lys. Dette gør dem ideelle til at studere overfladeegenskaber af materialer, såsom revner, porer og andre defekter.

Her er en mere detaljeret forklaring på, hvordan SEM'er fungerer:

1. Elektronstrålen genereres af en elektronkanon. Elektronkanonen består af en opvarmet filament, der udsender elektroner. Elektronerne accelereres af en høj spænding, typisk fra 1 til 30 kilovolt (kV).

2. Elektronstrålen fokuseres af en række elektromagnetiske linser. Linserne fokuserer strålen til et meget lille sted, typisk omkring 1 til 10 nanometer (nm) i diameter.

3. Elektronstrålen scannes hen over prøven. Scanningen udføres af to sæt elektromagnetiske spoler, der afbøjer strålen i x- og y-retningerne. Strålen scannes i et rastermønster, hvilket betyder, at den bevæger sig i en række parallelle linjer hen over prøven.

4. De reflekterede eller udsendte elektroner detekteres af en detektor. Detektoren er normalt en scintillator, der omdanner elektronerne til fotoner. Fotonerne amplificeres derefter og detekteres af et fotomultiplikatorrør.

5. De detekterede elektroner bruges til at skabe et billede. Billedet bygges op pixel for pixel, mens elektronstrålen scanner hen over prøven. Lysstyrken af ​​hver pixel svarer til antallet af elektroner, der blev detekteret på det tidspunkt.

SEM'er kan producere billeder med en opløsning på op til 1 nm, hvilket er meget højere end opløsningen af ​​lysmikroskoper. Dette gør dem ideelle til at studere overfladeegenskaber af materialer, såsom revner, porer og andre defekter. SEM'er kan også bruges til at se prøver, der ikke er gennemsigtige for lys, såsom metaller, keramik og plast.

SEM'er er meget udbredt inden for en række forskellige områder, herunder materialevidenskab, teknik, biologi og geologi.