Hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy, SEM) là công cụ để quan sát vi cấu trúc bề mặt của vật liệu với độ phóng đại và độ phân giải lớn gấp hàng nghìn lần so với kính hiển vi quang học. Độ phóng đại của SEM có thể đạt đến 100000 lần, độ phân giải khoảng vài trăm angstrom đến vài nanomet. Ngoài ra SEM còn cho độ sâu trường ảnh lớn hơn so với kính hiển vi quang học. Một ưu điểm nữa của SEM là không đòi hỏi khâu chuẩn bị mẫu quá phức tạp, có thể thu được những bức ảnh rõ nét.
Nguyên tắc của phương pháp SEM (hình 1.4) là sử dụng một chùm điện tử (chùm các electron) hẹp quét trên bề mặt mẫu.
Hình 1. 4: Sơ đồ nguyên lí của phương pháp SEM
Chúng tương tác với các nguyên tử của mẫu và phát ra các bức xạ thứ cấp như được trình bày trên hình 2. 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 vật.
22
Hình 1. 5: Các loại điện tử phát ra khi chiếu chùm tia điện tử lên mẫu
Tùy theo detector thu loại tín hiệu nào mà ta có được thông tin tương ứng về mẫu nghiên cứu. Việc thu điện tử thứ cấp là chế độ ghi ảnh thông dụng nhất của kính hiển vi điện tử quét, chùm điện tử thứ cấp có năng lượng thấp (thường nhỏ hơn 50 eV) được ghi nhận bằng ống nhân quang nhấp nháy. Vì chúng có năng lượng thấp nên chủ yếu là các điện tử phát ra từ bề mặt mẫu với độ sâu chỉ vài nanomet, do vậy chúng tạo ra ảnh hai chiều của bề mặt mẫu.
Mặc dù không thể có độ phân giải tốt như kính hiển vi điện tử truyền qua nhưng kính hiển vi điện tử quét lại có điểm mạnh là phân tích mà không cần phá hủy mẫu vật và có thể hoạt động ở chân không thấp. Một điểm mạnh khác của SEM là các thao tác điều khiển đơn giản khiến cho nó rất dễ sử dụng. Một điều nữa là giá thành của SEM thấp hơn rất nhiều so với TEM, vì thế SEM phổ biến hơn rất nhiều so với TEM.