Nh− đã đề cập đến trong ch−ơng 4, thông tin quan trọng trên mẫu có thể nhận đ−ợc bằng cách thu, với ph−ơng pháp thích hợp, các loại tín hiệu điện tử hoặc sóng điện từ khác nhau phát xạ do t−ơng tác giữa điện tử tới và vật chất. Các thông tin nhận đ−ợc này đ−ợc cho trong bảng 4.1. Kính hiển vi điện tử truyền qua-TEM, kính hiển vi điện tử quét-SEM, thiết bị vi phân tích bằng mũi dò điện tử-EPMA (ch−ơng 8), v.v... là những thiết bị sử dụng các thông tin đã nói ở trên.
Một tiến bộ quan trọng về thiết bị quang điện tử là sự phát triển hơn 30 năm qua của kính hiển vi điện tử truyền qua quét (Scanning Transmission Electron Microscope-STEM). STEM là thế hệ mới của kính hiển vi điện tử đ−ợc phát triển bằng cách thêm các chức năng của SEM cho TEM phân giải cao. Bởi vậy có thể xem loại hiển vi điện tử này có hai phần: thứ nhất là tạo
ảnh và thứ hai là các ph−ơng pháp phân tích hoá học với độ phân giải không gian cao nhờ phổ kế tia x tán sắc năng l−ợng (sẽ đ−ợc trình bày chi tiết trong ch−ơng 8).
Hình 5.22 Hiển vi điện tử truyền qua quét: sơ đồ thiết bị, chi tiết về súng điện tử phát xạ tr−ờng và tổ hợp thấu kính tụ thứ nhất và thứ hai.
Hình 5.22 là sơ đồ thiết bị STEM với nguồn điện tử phát xạ tr−ờng để tạo tia có độ rọi cao với đ−ờng kính ~ 3 nm và dòng ~ 10-11 A. Buồng mẫu đ−ợc hút chân không bằng bơm ion đạt tới 10-6 Pa hoặc cao hơn. Dòng điện tử tới đetectơ vành khăn sẽ điều biến c−ờng độ và tín hiệu này cho ảnh trên hệ chỉ thị đ−ợc quét đồng bộ. Hơn thế nữa có thể nhận đ−ợc tín hiệu từ các điện tử có năng l−ợng suy giảm cũng nh− các điện tử không mất năng l−ợng qua lỗ vành khăn. Để tạo ảnh nguyên tử riêng biệt, đetectơ vành khăn có thể đ−ợc đặt ở chế độ thu các điện tử tán xạ đàn hồi do va chạm với hạt nhân để phát hiện vị trí nguyên tử. Hơn thế, vì xác suất tán xạ đàn hồi tỉ lệ với nguyên tử số, Z3/2, nên tín hiệu tăng đối với nguyên tử nặng hơn, do vậy có thể nhìn thấy chúng trên vật chất có nguyên tử số thấp.
ứng dụng rộng rãi nhất của STEM là mở rộng chức năng của TEM thông th−ờng bởi tính linh hoạt trong hoạt động của nó. Tuy nhiên, đây là thiết bị quá phức tạp và cần có sự thoả hiệp giữa các yêu cầu thiết kế để tạo ảnh phân giải tốt nhất, thực hiện nhiễu xạ điện tử và phân tích nguyên tố.
Hình 5.23ảnh tr−ờng sáng (a) và tr−ờng tối (b) của tinh thể polyethylene ở chế độ STEM cho thấy sự phá huỷ bức xạ không đáng kể với vân moire rõ ràng. Thế tăng tốc: 100 kV.