Kớnh hiển vi điện tử quột (tiếng Anh: Scanning Electron Microscope, thường viết tắt là SEM), là một loại kớnh hiển vi điện tử cú thể tạo ra ảnh với độ phõn giải cao của bề mặt mẫu vật bằng cỏch sử dụng một chựm điện tử hẹp quột trờn bề mặt mẫu. Việc tạo ảnh của mẫu vật được thực hiện thụng qua việc ghi nhận và phõn tớch cỏc bức xạ phỏt ra từ tương tỏc của chựm điện tử với bề mặt mẫu vật.
Kớnh hiển vi điện tử quột lần đầu tiờn được phỏt triển bởi Zworykin vào năm 1942 là một thiết bị gồm một sỳng phúng điện tử theo chiều từ dưới lờn, ba thấu kớnh tĩnh điện và hệ thống cỏc cuộn quột điện từ đặt giữa thấu kớnh thứ hai và thứ ba, và ghi nhận chựm điện tử thứ cấp bằng một ống nhõn quang điện.
Năm 1948, C. W. Oatley ở Đại học Cambridge (Vương quốc Anh) phỏt triển kớnh hiển vi điện tử quột trờn mụ hỡnh này và cụng bố trong luận ỏn tiến sĩ của D. McMullan với chựm điện tử hẹp cú độ phõn giải đến 500 Angstrom. Trờn thực tế,
31
kớnh hiển vi điện tử quột thương phẩm đầu tiờn được sản xuất vào năm 1965 bởi Cambridge Scientific Instruments Mark I.
Việc phỏt cỏc chựm điện tử trong SEM cũng giống như việc tạo ra chựm điện tử trong kớnh hiển vi điện tử truyền qua, tức là điện tử được phỏt ra từ sỳng phúng điện tử (cú thể là phỏt xạ nhiệt, hay phỏt xạ trường...), sau đú được tăng tốc. Tuy nhiờn, thế tăng tốc của SEM thường chỉ từ 10 kV đến 50 kV vỡ sự hạn chế của thấu kớnh từ, việc hội tụ cỏc chựm điện tử cú bước súng quỏ nhỏ vào một điểm kớch thước nhỏ sẽ rất khú khăn. Điện tử được phỏt ra, tăng tốc và hội tụ thành một chựm điện tử hẹp (cỡ vài trăm Ao đến vài nanomet) nhờ hệ thống thấu kớnh từ, sau đú quột trờn bề mặt mẫu nhờ cỏc cuộn quột tĩnh điện. Độ phõn giải của SEM được xỏc định từ kớch thước chựm điện tử hội tụ, mà kớch thước của chựm điện tử này bị hạn chế bởi quang sai, chớnh vỡ thế mà SEM khụng thể đạt được độ phõn giải tốt như TEM. Ngoài ra, độ phõn giải của SEM cũn phụ thuộc vào tương tỏc giữa vật liệu tại bề mặt mẫu vật và điện tử. Khi điện tử tương tỏc với bề mặt mẫu vật, sẽ cú cỏc bức xạ phỏt ra, sự tạo ảnh trong SEM và cỏc phộp phõn tớch được thực hiện thụng qua việc phõn tớch cỏc bức xạ này.
32
Hỡnh 2.3. Sơ đồ khối và ảnh kớnh hiển vi điện tử quột
Đo trờn hệ Hitachi S-4800, tại Viện Khoa học Vật liệu và hệ Hitachi S-4800 tại Viện Vệ sinh dịch tễ Trung ương