Kớnh hiển vi điện tử quột là thiết bị dựng để chụp ảnh vi cấu trỳc bề mặt với độ phúng đại gấp nhiều lần so với kớnh hiển vi quang học vỡ bƣớc súng của chựm tia điện tử nhỏ hơn nhiều lần so với bƣớc súng vựng khả kiến.
34
Nguyờn lý hoạt động của kớnh hiển vi điện tử quột : Khi điện tử đƣợc phỏt ra từ sỳng phúng điện tử, sau đú đƣợc tăng tốc và hội tụ thành một chựm điện tử hẹp nhờ hệ thống thấu kớnh từ, sau đú quột trờn bề mặt mẫu nhờ cỏc cuộn quột tĩnh điện. Khi điện tử tƣơng tỏc với bề mặt mẫu vật sẽ cú cỏc bức xạ phỏt ra. Cỏc bức xạ phỏt ra chủ yếu gồm: điện tử thứ cấp, điện tử tỏn xạ ngƣợc, tia X, điện tử Auger... Mỗi loại bức xạ thoỏt ra mang một thụng tin về mẫu phản ỏnh một tớnh chất nào đú ở chỗ chựm tia điện tử tới đập vào mẫu, cỏc điện tử thoỏt ra này đƣợc thu vào đầu thu đó kết nối với mỏy tớnh (cú cài đặt chƣơng trỡnh xử lý), kết quả thu đƣợc là thụng tin bề mặt mẫu đƣợc đƣa ra màn hỡnh. Trong SEM chủ yếu dựng ảnh của cỏc điện tử phỏt xạ thứ cấp, năng lƣợng của cỏc electron này nhỏ nờn chỉ ở vựng gần bề mặt cỡ vài nm chỳng mới thoỏt ra ngoài đƣợc. Khi quan sỏt hỡnh ảnh bề mặt của mẫu, nếu đầu thu thu đƣợc tớn hiệu mạnh thỡ điểm tƣơng ứng trờn màn sẽ sỏng lờn. Vỡ mẫu để nghiờng so với chựm tia tới nờn khụng cú sự đối xứng, do đú độ sỏng của tớn hiệu phụ thuộc vào vựng bề mặt mà cỏc electron đầu tiờn đập vào. Nếu bề mặt mẫu cú những lỗ nhỏ thỡ trờn màn sẽ cú những vết đen do điện tử thứ cấp phỏt ra từ lỗ đú đến đầu thu tớn hiệu rất ớt và biến thành xung điện bộ. Ngƣợc lại với bề mặt phẳng thỡ màn ảnh sẽ sỏng đều khi đú chỳng ta quan sỏt đƣợc bề mặt của mẫu. Độ phúng đại của ảnh là M = D/d. Một
trong cỏc ƣu điểm của kớnh hiển vi điện tử quột là làm mẫu dễ dàng, khụng phải cắt thành lỏt mỏng và phẳng. Kớnh hiển vi điện tử quột thụng thƣờng cú độ phõn giải cỡ 5 nm, do đú chỉ thấy đƣợc cỏc chi tiết thụ trong cụng nghệ nano .
Khi cỏc điện tử va chạm vào cỏc nguyờn tử ở bề mặt mẫu, cú thể phỏt ra tia X. Năng lƣợng tia X đặc trƣng cho cỏc nguyờn tố phỏt ra chỳng. Bằng cỏch phõn tớch phổ năng lƣợng của tia X, ta cú thể biết đƣợc thành phần húa học của mẫu tại nơi chựm tia điện tử chiếu vào. Phƣơng phỏp này đƣợc gọi là phổ tỏn sắc năng lƣợng tia X .
35
Hỡnh 2.6.1: Sơ đồ cấu tạo và nguyờn tắc hoạt động của kớnh hiển vi điện tử quột.