Để khảo sỏt vi cấu trỳc của vật liệu ngoài phương phỏp nhiễu xạ tia X một số mẫu chỳng tụi sử dụng cả phương phỏp hiển vi điện tử, đõy là kỹ thuật rất hiện đại để kết luận mẫu là VĐH thực sự hay gồm vi tinh thể rất nhỏ trờn nền pha VĐH, cũng như xỏc định cỡ hạt, thành phần pha vi tinh thể.
Cơ sở vật lý của kớnh hiển vi điện tử là chiếu lờn mẫu (đối tượng nghiờn cứu) một chựm điện tử năng lượng cao, gọi là điện tử sơ cấp, ghi nhận và phõn tớch cỏc tớn hiệu được phỏt ra do tương tỏc của điện tử sơ cấp với cỏc nguyờn tử của mẫu, gọi là tớn hiệu thứ cấp, để thu thập cỏc thụng tin về mẫu.
Tựy thuộc vào loại tớn hiệu thứ cấp nào được sử dụng mà ta cú cỏc phương phỏp cụ thể. Theo cỏch sử dụng cỏc tớn hiệu thứ cấp núi trờn, kớnh hiển vi điện tử cú thể phõn thành hai loại cơ bản sau:
Kớnh hiển vi điện tử quột (Scanning Electron Microscope - SEM): Kết quả đo cho thụng tin về bề mặt mẫu (dạng, kớch thước, sự sắp xếp của cỏc hạt).
Kớnh hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microscopy - TEM): cho ta biết thụng tin về cấu trỳc bờn trong mẫu.
+ Kớnh hiển vi điện tử quột (SEM)
Hỡnh 2.12. Kớnh hiển vi điện tử quột HITACHI S-4800.
Kớnh hiển vi điện tử quột (SEM) 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 bước súng của chựm tia điện tử rất nhỏ so với bước súng ỏnh sỏng của vựng khả kiến. 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 (chựm cỏc electron) 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. Cỏc phộp đo và phõn tớch SEM trong luận ỏn được thực hiện trờn thiết bị kớnh hiển vi điện tử quột HITACHI S-4800 đặt tại phũng phõn tớch cấu trỳc
thuộc Viện Khoa học Vật liệu, Viện Khoa học và Cụng nghệ Việt Nam. Độ phúng đại cao nhất cú thể đạt đến 800.000 lần, độ phõn giải cú thể đạt đến 2 nm ở thế hiệu 1 kV (hỡnh 2.12).
+ Kớnh hi n vi i n t truy n qua (TEM)ể đ ệ ử ề
Kớnh hi n vi i n t truy n quaể đ ệ ử ề (TEM) l m t thi t b nghiờn c u vi c uà ộ ế ị ứ ấ
trỳc v t r n, s d ng chựmậ ắ ử ụ đ ệ ửi n t cú n ng lă ượng cao chi u xuyờn qua m u v tế ẫ ậ
r n m ng v s d ng cỏcắ ỏ à ử ụ th u kớnh tấ ừđể ạ ả t o nh v i ớ độ phúng đạ ới l n (cú thể
t i h ng tri u l n), nh cú th t o ra trờn m n hu nh quang, hay trờn filmớ à ệ ầ ả ể ạ à ỳ quang h cọ , hay ghi nh n b ng cỏc mỏy ch p k thu t s .ậ ằ ụ ỹ ậ ố
Hỡnh 2.13. Kớnh hi n vi i n t truy n qua Philip CM20-FEG (gia t c 200kV;ể đ ệ ử ề ố Cs = 1,2) T i Vi n V t lý, TU-Chemnitz, CHLB ạ ệ ậ Đức.
Chế độ ghi ảnh của cỏc TEM gồm ảnh trường sỏng, trường tối, ảnh hiển vi điện tử truyền qua độ phõn giải cao và ảnh nhiễu xạ điện tử lựa chọn vựng. Ảnh thu được qua cỏc tia truyền thẳng gọi là ảnh trường sỏng, ảnh thu được qua cỏc tia bị tỏn xạ gọi là ảnh trường tối. Trờn hai ảnh này chỳng ta sẽ thấy độ tương phản ngược nhau. Trong chế độ này ảnh vi cấu trỳc của mẫu hiện lờn giống như kớnh hiển vi quang học bỡnh thường nhưng độ phõn giải cao hơn nhiều, chỳng cho ta phõn biệt được kớch thước hạt, sự phõn bố của chỳng.
Ảnh hiển vi điện tử truyền qua độ phõn giải cao (HRTEM- High Resolution Transmission Electron Microscopy) là ảnh cho phộp quan sỏt vi cấu trỳc của vật rắn với độ phõn giải rất cao, đủ quan sỏt được sự tương phản của cỏc lớp nguyờn tử trong vật rắn cú cấu trỳc tinh thể. Ngày nay, HRTEM là một trong những cụng cụ mạnh để quan sỏt vi cấu trỳc tới cấp độ nguyờn tử.
Nhiễu xạ điện tử lựa chọn vựng (Selected Area Diffraction - SAED). Là một phương phỏp nhiễu xạ sử dụng trong kớnh hiển vi điện tử truyền qua, sử dụng một chựm điện tử song song chiếu qua một vựng chất rắn được lựa chọn. Phổ nhiễu xạ sẽ là tập hợp cỏc điểm sỏng phõn bố trờn cỏc vũng trũn đồng tõm quanh tõm là võn nhiễu xạ bậc 0 tạo trờn mặt phẳng tiờu của vật kớnh. Chế độ nhiễu xạ điện tử vựng lựa chọn cho chỳng ta nhiều thụng tin chi tiết rất rừ ràng về vi cấu trỳc, cấu trỳc tinh thể, loại pha, đơn tinh hay đa tinh thể.
Một số kết quả nghiờn cứu chỳng tụi sử dụng kớnh hiển vi điện tử truyền qua của hóng PHILIP loại CM 20. Điện thế gia tốc đạt đến 200 kV, độ phõn giải 0,14 nm. Thiết bị này đặt tại Phũng phõn tớch bề mặt chất rắn, Viện Vật lý, Trường Đại học Kỹ thuật Tổng hợp Chemnitz, CHLB Đức. Cỏc ảnh được ghi trong cỏc chế độ: hiển vi cổ điển, hiển vi độ phõn giải cao và nhiễu xạ điện tử vựng chọn lọc (hỡnh 2.13).