Một kính hiển vi điện tử quét gồm các bộ phận chính:
Nguồn electron
Thấu kính điện từ
Cuộn dây quét
Đầu dò electron tán xạ và đầu dò electron thứ cấp
Khoang chứa mẫu
Phƣơng pháp chụp ảnh bằng kính hiển vi SEM là phƣơng pháp quan trọng nhất trong khảo sát phân tích thanh nano, vì thông qua ảnh SEM có thể cho biết đƣợc kích thƣớc, đƣờng kính, độ đồng đều, độ định hƣớng, hình thái học của thanh nano. Kính hiển vi điện tử quét SEM có thể tạo ra ảnh với độ phân giải cao của bề mặt mẫu vật bằng cách sử dụng một chùm điện tử (chùm các electron) hẹp quét trên bề mặt mẫu. Việc tạo ảnh của mẫu vật đƣợc thực hiện thông qua việc ghi nhận và phân tích các bức xạ phát ra từ tƣơng tác của chùm điện tử với bề mặt mẫu vật.
Hình 2.5. Cấu tạo kính hiển vi điện tử quét SEM
Hình (2.5) mô tả cấu tạo của SEM, sơ đồ cấu tạo trên hoạt động theo nguyên tắc sau: chùm điện tử đƣợc phát ra từ súng phóng điện tử (có thể là phát xạ nhiệt, hay phát
xạ trƣờng...), sau đó đƣợc tăng tốc với thế khoảng từ 10 kV đến 50 kV. Chùm điện tử đƣợc tăng tốc và hội tụ thành một chùm điện tử hẹp (cỡ vài trăm Angstrong đến vài nanomet) nhờ hệ thống thấu kính từ, sau đó quét trên bề mặt mẫu nhờ các cuộn quét tĩnh điện. Khi điện tử tƣơng tác với bề mặt mẫu vật, sẽ có các bức xạ phát ra, sự tạo ảnh trong SEM và các phép phân tích đƣợc thực hiện thông qua việc phân tích các bức xạ này. Các bức xạ chủ yếu gồm:
Điện tử thứ cấp (Secondary electrons): Đây là chế độ ghi ảnh thông dụng
nhất của kính hiển vi điện tử quét, chùm điện tử thứ cấp có năng lƣợng thấp (thƣờng nhỏ hơn 50 eV) đƣợc ghi nhận bằng ống nhân quang nhấp nháy. Vì chúng có năng lƣợng thấp nên chủ yếu là các điện tử phát ra từ bề mặt mẫu với độ sâu chỉ vài nanomet, do vậy, chúng tạo ra ảnh hai chiều của bề mặt mẫu.
Điện tử tán xạ ngƣợc (Backscattered electrons): Điện tử tán xạ ngƣợc là chùm điện tử ban đầu khi tƣơng tác với bề mặt mẫu bị bật ngƣợc trở lại, do chúng thƣờng có năng lƣợng cao. Sự tán xạ này phụ thuộc rất nhiều vào thành phần hóa học ở bề mặt mẫu, do đó ảnh điện tử tán xạ ngƣợc rất hữu ích cho phân tích về độ tƣơng phản thành phần hóa học. Ngoài ra, điện tử tán xạ ngƣợc có thể dùng để ghi nhận ảnh nhiễu xạ, giúp cho việc phân tích cấu trúc tinh thể (chế độ phân cực điện tử). Ngoài ra, điện tử tán xạ ngƣợc phụ thuộc vào các liên kết điện tại bề mặt mẫu nên có thể đem lại thông tin về các đômen sắt điện.
Các kết quả chụp ảnh SEM trong đề tải này đƣợc gửi chụp tại Khu công nghệ cao Tp.HCM.