Kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope - SEM), là một loại kính hiển vi có khả năng thu nhận được các ảnh bề mặt mẫu với độ phân giải cao bằng cách sử dụng chùm electron hội tụ và phát hiện sự phản xạ của chùm tia này để phóng đại các mẫu. Chúng có thể được sử dụng cả trong điều kiện chân không cao và thấp. Các điện tử trong chùm tương tác với các mẫu và tạo ra một loạt các tín hiệu được thu thập bởi các máy dò khác nhau, mang lại thông tin về địa hình bề mặt và thành phần của các khu vực được quét. Ví dụ, các tín hiệu được phát hiện bởi máy dò SEM sau đó được chuyển đổi thành hình ảnh chất lượng cao được hiển thị trên màn hình máy tính thông thường. SEM tạo ra hình ảnh thang độ xám của sự giảm bề mặt; do đó không có thông tin về màu sắc. Các điện tử thứ cấp và bị tán xạ ngược cũng như tia X bị phân tán bởi mẫu phân bổ trong một buồng được phát hiện bởi các máy dò khác nhau. Các điện tử thứ cấp được tạo ra khi các điện tử sơ cấp
electron thứ cấp phát ra từ bề mặt. Độ tương phản và bóng mềm của đồ thị vi mô thu được bằng máy dò này gần giống với độ tương phản của các mẫu vật được chiếu sáng; do đó hình ảnh thu được dễ đọc và dễ hiểu. Các điện tử tán xạ ngược là các điện tử ngẫu nhiên bị phản xạ ngược lại từ vùng bị quét. Các đồ thị vi mô thu được cung cấp dữ liệu tổng hợp của các mẫu vật được quan sát. Chúng cung cấp cả mật độ nguyên tử tương đối và thông tin địa hình. Các nguyên tố có số nguyên tử cao trông nhạt hơn trong ảnh thu được, trong khi các nguyên tố có số nguyên tử thấp sẽ tối hơn. Hơn nữa, tia X được tạo ra từ một mẫu bị bắn phá bằng các electron cung cấp thông tin chi tiết về nguyên tố. Lượng năng lượng giải phóng dưới dạng tia X bắt nguồn từ việc thay thế các điện tử thứ cấp do mẫu phát ra, bằng các điện tử khác 'nhảy' từ các quỹ đạo nguyên tử ngoại vi hơn.
Mặc dù người ta thường thừa nhận rằng SEM cung cấp hình ảnh chất lượng cao hơn với độ sâu trường ảnh lớn, nhưng nó không thể đưa ra phương pháp định lượng các thay đổi kết cấu bề mặt. Do độ phân giải của SEM được xác định từ kích thước chùm điện tử hội tụ, mà kích thước của chùm điện tử này bị hạn chế bởi quang sai nên SEM không thể đạt được độ phân giải tốt như kính hiển vi điện tử truyền qua TEM (Transmission Electron Microscopy). Ưu điểm của SEM là các thao tác điều khiển đơn giản và giá thành thấp vì thế đối với các phép đo với MOFs, SEM được sử dụng phổ biến hơn so với TEM.
Hình thái, kích thước hạt của các mẫu nghiên cứu trong luận văn này được khảo sát trên kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường HitachiS-4800 tại Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Hình 2.6 trình bày hệ kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường HitachiS-4800.
Hình 2.5 Sơ đồ cấu tạo máy SEM
Hình 2.6 Hình ảnh một kính hiển vi điện tử quét phát xạ trường HitachiS-4800