Kính hiển vi điện tử quét sử dụng một chùm tia điện tử quét trên bề mặt mẫu và giúp quan sát hình thái bề mặt của chúng thông qua các chùm tia điện tử thứ cấp hay tán xạ ngược. Từ súng điện tử, chùm điện tử đi qua tụ kính, vật kính, rồi sau đó hội tụ và quét trên bề mặt của mẫu. Hình ảnh SEM là hình ảnh tái tạo bởi máy tính được phản ảnh lại nhờ các điện tử thứ cấp và điện tử tán xạ ngược, thu được nhờ các đầu dò gắn bên sườn kính. Phương pháp này cho phéphiện ảnh bề mặt mẫu chính xác tới vài chục nm.
Hình 2.9. Kính hiển vi điện tử quét (S-4800, Hitachi) tại Phòng thí nghiệm
Siêu cấu trúc - Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương
Chuẩn bị mẫu đo: Sử dụng máy li tâm để thu các hạt nano vàng, sau đó nhỏ dung dịch sau li tâm lên bề mặt băng dính cacbon gắn trên đế nhôm, để khô tự nhiên trong không khí, rồi đưa vào kính hiển vi điện tử quét để quan sát hình thái bề mặt và phân bố kích thước hạt nano vàng. Ảnh SEM của mẫu nano vàng được chụp trên kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường S4800 - Hitachi, tại Phòng thí nghiệm Siêu cấu trúc - Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương.
2.4.2. Phương pháp phân tích thành phần (EDX)
Nguyên lý đo: Phổ tán sắc năng lượng tia X cho biết tỉ lệ thành phần các nguyên tố thực tế tồn tại trong các màng mỏng dựa vào việc ghi lại phổ tia X phát ra từ vật rắn do tương tác với các chùm điện tử có năng lượng cao trong các kính hiển vi điện tử. Chùm electron chuyển động với vận tốc lớn, năng lượng cao đập vào chất rắn nó sẽ đi xuyên vào các bên trong và tương tác với các lớp điện tử bên trong là bật ra một điện tử, ngay lập tức một điện tử khác từ lớp ngoài sẽ nhảy vào thay thế và phát ra tia X. Bước sóng của tia X phát ra là đặc trưng của nguyên tử của mỗi chất có mặt trong mẫu đồng thời cho biết tỉ lệ thành phần các nguyên tử. Các detector thu tín hiệu tia X và chuyển đến máy tính phân tích ghi lại phổ. Thiết bị đo EDX được gắn trên kính hiển vi điện tử quét SEM nhờ có chùm electron năng lượng cao và được điều khiển bởi các thấu kính điện từ.
Hình 2.10. Sơ đồ phát xạ huỳnh quang tia X (EDX)
Phương pháp chuẩn bị mẫu: Phương pháp đo EDX được thực hiện khi sử dụng kính hiển vi điện tử quét SEM nên chuẩn bị mẫu cũng giống như đo SEM. Phép đo EDX của mẫu nano được phân tích trên kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường S4800 - Hitachi, tại Phòng thí nghiệm Siêu cấu trúc - Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương.
2.4.3. Phương pháp hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
Nguyên tắc đo: Kính hiển vi điện tử truyền qua có nguyên lý hoạt động tương tự như kính hiển vi quang học. Tuy nhiên, kính hiển vi điện tử truyền qua sử dụng chùm tia điện tử thay cho ánh sáng trắng để tạo hình ảnh. Thấu kính sử dụng là thấu kính điện từ. Chùm tia điện tử bắt nguồn từ nguồn phát xạ (Vonfram, LaB6 hay phát xạ trường) qua tụ kính tới vị trí lưới đồng (mẫu) và phóng đại ảnh của mẫu thông qua vật kính, thấu kính phóng, ảnh cuối cùng được quan sát trên màn huỳnh quang (hoặc được camera thu lại và truyền tới màn hình máy tính). Môi trường truyền chùm điện tử và đặt mẫu là chân không cao (106 - 109 Torr). Ảnh TEM là hình ảnh đen trắng phía sau của mẫu, đặc trưng bởi mật độ điện tử truyền qua ngay dưới bề mặt mẫu. Hình ảnh này được phóng đại qua một loạt các thấu kính trung gian và cuối cùng thu được trên màn huỳnh quang hoặc camera.
Kính TEM có độ phân giải khoảng 1-3Ao và độ phóng đại từ x50 tới x1.500.000. Trong nghiên cứu này, ảnh TEM được sử dụng để khảo sát về hình thái và kích thước của hạt nano vàng.
Hình 2.12. Kính hiển vi điện tử truyền qua (JEM 1010, JEOL)
Chuẩn bị mẫu đo: Nhỏ dung dịch nano vàng lên lưới đồng (loại 200 mắt lưới) đã phủ màng collodion-cacbon, để khô tự nhiên trước khi đưa vào quan sát trên máy TEM. Thực hiện phép đo trên kính JEM 1010 (JEOL) tại Phòng thí nghiệm Siêu cấu trúc - Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương.
2.4.4. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)
Phương pháp nhiễu xạ tia X được xem là một trong những phương pháp quan trọng để nghiên cứu cấu trúc tinh thể củavật liệu.