Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope, viết tắt là SEM) là một loại kính hiển vi điện tử có thể tạo ra ảnh với độ phân giải cao của bề mặt mẫu vật bằng cách sử dụng một chùm điện tử hẹp quét trên bề mặt mẫu. Việc tạo ảnh của mẫu vật được thực hiện thông qua việc ghi nhận và phân tích các bức xạ phát ra từ tương tác của chùm điện tử với bề mặt mẫu. Hiện nay, kính hiển vi điện tử quét (HVĐTQ) là một công cụ hữu dụng trong việc nghiên cứu ảnh vi hình thái bề mặt vật liệu.
Nguyên tắc hoạt động: chùm electron hẹp sau khi ra khỏi thấu kính hội tụ sẽ được quét lên bề mặt mẫu. Các electron đập vào mẫu, bị phản xạ tạo thành một tập hợp các hạt thứ cấp đi tới detector. Tại đây, các electron sẽ được chuyển thành tín hiệu điện. Các tín hiệu điện sau khi được khuếch đại đi tới ống tia catot và được quét lên ảnh. Các vùng tối và sang trên ảnh phụ thuộc vào số hạt thứ cấp đập vào ống tia catot, tức là phụ thuộc vào góc nảy ra của các electron sau khi tương tác với các bề mặt mẫu. Chính vì thế mà ảnh SEM thu được phản ánh hình dạng, cấu trúc bề mặt của vật liệu.
Kính HVĐTQ có ưu điểm nổi bật là mẫu phân tích có thể đưa trực tiếp vào thiết bị mà không cần phải phá hủy. Điều đó đảm bảo giữ nguyên trạng của mẫu. Một ưu điểm nữa của kính HVĐTQ có thể hoạt động ở chân không thấp. Tuy chỉ là công cụ để nghiên cứu bề mặt (nghiên cứu lớp bên ngoài của
vật) và độ phân giải bị hạn chế bới khả năng hội tụ chùm tia điện tử nhưng với ưu thế dễ sử dụng và giá thành thấp hơn rất nhiều so với kính hiển vị điện tử truyền qua (TEM) nên kính HVĐTQ được sử dụng phổ biến hơn kính hiển vi điện tử truyền qua.
Ảnh HVĐTQ của mẫu bột LiMVO4 (M = Co, Ni, Zn) được ghi trên hệ
FE – SEM trên máy HITACHI S – 4800 (Nhật Bản) với độ phóng đại 100000 lần, tại phòng đo SEM - Viện dịch tễ Trung ương.
Hình 2.4. Sơ đồ nguyên lí hoạt động của kính hiển vi điện tử quét