Kớnh hiển vi điện tử quột (Sacnning Electron Microscope, 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.
25
Nguyờn tắc hoạt động: Nguồn phỏt điện tử phỏt ra chựm tia điện tử cú năng lượng lớn được hội tụ nhờ thấu kớnh hội tụ thứ nhất rồi sau đú đi qua cuộn quột. Cuộn quột cú tỏc dụng điều khiển chựm tia điện tử qua thấu kớnh hội tụ thứ hai tới quột trờn bề mặt mẫu cần nghiờn cứu giống như sự quột hỡnh trong vụ tuyến truyền hỡnh. Nhờ hai thấu kớnh hội tụ liờn tiếp mà chựm điện tử hội tụ trờn mẫu cú kớch thước rất nhỏ cỡ 5 nm.
Khi chựm tia điện tử đến đập vào bề mặt mẫu thỡ từ bề mặt mẫu sẽ phỏt ra cỏc điện tử thứ cấp, tia X, điện tử Auger, điện tử tỏn xạ ngược… Cỏc bức xạ này tương ứng với nhiều tớn hiệu, mỗi tớn hiệu núi lờn đặc điểm nào đú của mẫu ở chỗ điện tử chiếu đến. Vớ dụ số điện tử thứ cấp phỏt ra phụ thuộc vào độ lồi lừm bề mặt mẫu, số điện tử tỏn xạ ngược phỏt ra phụ thuộc vào nguyờn tử số Z, bước súng tia X phụ thuộc vào nguyờn tố cú trong vật liệu làm mẫu… Độ phúng đại của HVĐTQ thụng thường từ vài nghỡn lần đến vài trăm nghỡn lần, năng suất phõn giải phụ thuộc vào đường kớnh của chựm tia điện tử tiờu tụ chiếu lờn mẫu. Với sỳng điện tử thụng thường (sợi đốt là đõy vonfram uốn hỡnh chữ V) năng suất phõn giải là 5 nm đối với kiểu ảnh điện tử thứ cấp. Như vậy chỉ thấy được những chi tiết thụ trong cụng nghệ nano. Những HVĐTQ loại tốt cú sỳng điện tử phỏt xạ trường (FEG - Field Emission Gun) kớch thước chựm tia điện tử chiếu vào mẫu nhỏ hơn 0,2 nm, cú thể lắp theo bộ nhiễu xạ điện tử tỏn xạ ngược nhờ đú quan sỏt được những hạt cỡ 1 nm và theo dừi được cỏc sắp xếp nguyờn tử trong cỏc hạt nano đú.
Kớnh HVĐTQ cú ưu điểm nổi bật là mẫu phõn tớch cú thể đưa trực tiếp vào thiết bị mà khụng cần phải phỏ hủy. Điều đú đảm bảo giữ nguyờn trạng của mẫu. Một ưu điểm nữa là kớnh HVĐTQ cú thể hoạt động ở chõn khụng thấp. Tuy chỉ là cụng cụ nghiờn cứu bề mặt (nghiờn cứu lớp bờn ngoài của vật) và độ phõn giải bị hạn chế bởi khả năng hội tụ chựm tia điện tử nhưng với ưu thế dễ sử dụng và giỏ thành thấp hơn nhiều so với TEM nờn SEM được sử dụng phổ biến hơn.
26
Hình 2.4. Sơ đồ khối kớnh hiển vi điện tử quột
Ảnh SEM của mẫu bột YBO3:Eu3+,Bi3+ được ghi trờn hệ đo Hitachi S- 4800 tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung Ương.