Hình 2.7 là cấu trúc của của hiển vi điện tử quét SEM thông dụng. Súng phát điện tử, đặt trên cùng của ống, tạo ra điện tử và gia tốc chúng đến mức năng lượng từ 0,1 – 30 keV. Đường kính của chùm điện tử tạo ra bởi nguồn phát bằng sợi kim loại tungsten rất lớn để có thể tạo được độ phân giải cao. Do vậy người ta sử dụng “thấu kính” điện từ và độ mở của ống để tạo ra chùm điện tử nhỏ, tập trung trên mẫu. Quá trình này đã biến chùm điện tử ban đầu có kích thước ~ 50 m xuống kích thước từ 1 – 100 m. Trong cột ảnh SEM là môi trường chân không để tránh cho các điện tử không va chạm với các phân tử khí. Các bộ phận chính bao gồm:
Hình 2.7 Cấu trúc của kính hiển vi điện tử quét SEM [3]
Hiển vi điện tử (SEM) là một trong những thiết bị thông dụng nhất để khảo sát và phân tích vi cấu trúc và các đặc trưng hóa học của vật liệu. Mắt thường có thể
phân biệt vật thể với góc mở 1/60o, tương ứng với độ phân giải 0,1 mm. Kính hiển vi quang học có độ phân giải tới hạn khoảng 2000Å.
Kích thước và hình dạng của vùng kích thích phụ thuộc chủ yếu năng lượng của chùm điện tử và số nguyên tử hay khối lượng riêng của mẫu. Ở điện thế gia tốc nhất định, hình dạng của vùng kích thích có dạng giọt nước với mẫu có nguyên tử số nhỏ và dạng bán cầu nếu nguyên tử số lớn. Thể tích và chiều sâu tăng khi tăng năng lượng chùm điện tẻ và giảm khi tăng nguyên tử số bởi vì mẫu có nguyên tử số càng cao thì sẽ có nhiều hạt để chặn điện tử thâm nhập. Ảnh hưởng của thể tích thâm nhập đến việc thu tín hiệu là ở chỗ nếu dùng điện thế gia tốc lớn sẽ có chiều sâu thâm nhập lớn, vùng kích thích lớn tạo ra sự mất các thông tin bề mặt của mẫu [3].
Thực nghiệm: Ảnh SEM được xác định bằng thiết bị hiển vi điện tử quét Hitachi S4800 của Viện vệ sinh dịch tễ trung ương và thiết bị Jeol 5410 LV của Viện Vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.