Mikroskop Elektron Pengamatan (SEM) Mikroskop elektron engamatan (SEM) adalah suatu tipe mikroskop elektron bahwa santirsantir, permukaan contoh oleh itu telusuran dengan suatu [balok/berkas cahaya] energi tinggi dari elektron-elektron di suatu pola scan raster. Elektron-elektron saling berhubungan dengan atom-atom bahwa menyusun?merias contoh menghasilkan tandatanda bahwa berisi informasi tentang topografi permukaan contoh itu, komposisi dan kekayaan lain seperti keterhantaran elektris. Tipe-tipe dari tanda-tanda yang dihasilkan oleh satu SEM termasuk elektron sekunder, balik elektron-elektron yang tersebar (BSE), ciri-ciri sinar-X, cahaya (pendaran katoda), arus benda uji dan memancarkan elektron-elektron. Detektor-detektor elektron sekunder bersifat umum di dalam semua SEMs, tetapi itu adalah jarang bahwa suatu mesin ingin mempunyai detektor-detektor untuk semua tanda yang mungkin. Tanda-tanda diakibatkan oleh interaksi-interaksi berkas elektron dengan atom-atom pada atau dekat permukaan dari contoh. Di dalam modus pelacakan standar atau yang paling umum, elektron sekunder imaging atau SEI, SEM itu dapat menghasilkan sangat santir-santir keterlaraian ketinggian dari suatu permukaan contoh, detil pernyataan sekitar kurang dari 1 sampai 5 nm di dalam ukuran. Karena berkas elektron sangat sempit, SEM mikrograf-mikrograf mempunyai suatu hasil?penyerahan jeluk medan yang besar suatu ciri-ciri tiga penampilan dimensional bermanfaat karena mengerti struktur permukaan dari suatu contoh. Ini memberikan contoh oleh mikrograf dari tepung sari menunjukkan di sebelah kanan. Suatu cakupan luas pembesaran-pembesaran adalah yang mungkin, dari sekitar 10 kali (sekitar setara dengan bahwa dari suatu lensa tangan yang tangguh) kepada lebih dari (sekedar) 500,000 kali, sekitar 250 kali batas pembesaran dari elektron-elektron cahaya microscopesBack-scattered terbaik (BSE) adalah elektron-elektron [balok/berkas cahaya] yang dicerminkan dari contoh oleh hamburan lenting. BSE sering digunakan di dalam SEM analitis beserta spectra membuat dari ciri-ciri sinar-X. Karena intensitas tanda BSE adalah betul-betul dihubungkan dengan nomor atom (Z) dari benda uji, BSE santir-santir dapat menyediakan informasi tentang agihan dari unsur-unsur

yang berbeda di dalam contoh. Karena alasan yang sama, BSE imaging dapat au koloidal santir immuno-labels dari 5 atau 10 diameter nm yang akan jika tidak adalah sulit atau yang mustahil untuk mendeteksi di dalam santir-santir elektron yang sekunder di dalam benda uji biologi. Ciri-ciri sinar-X dipancarkan ketika berkas elektron mencabut satu elektron cangkang yang bagian dalam dari contoh, menyebabkan suatu elektron tenaga yang lebih tinggi untuk mengisi energi cangkang dan pelepasan; pembebasan These ciriciri sinar-X digunakan untuk mengidentifikasi komposisi dan mengukur kelimpahan dari unsur-unsur di dalam contoh. Sejarah santir SEM yang pertama diperoleh oleh Max Knoll, yang dalam 1935 satu santir yang diperoleh dari baja silikon yang mempertunjukkan pengkanalan elektron contrast[1] Kepeloporan lebih lanjut bekerja di asas-asas yang secara fisik dari interaksi-interaksi benda uji SEM dan [balok/berkas cahaya] dilaksanakan oleh Manfred von Ardenne dalam 1937,[2][3] yang menghasilkan suatu patent[4 yang Inggris] tetapi tidak pernah membuat suatu instrument yang praktis. SEM itu lebih lanjut dikembangkan oleh Professor Sir Charles Oatley dan siswa pasca sarjana nya Gary Stewart dan pertama dijual dalam 1965 oleh Cambridge Instrument Company seperti(ketika "Stereoscan". Instrument yang pertama dikirimkan ke(pada DuPont. [-edit] Proses telusuran dan bentukan santir Di suatu SEM yang khas, satu berkas elektron adalah thermionically yang dipancarkan dari satu senapan elektron yang dicoba dengan suatu katoda filamen w. w adalah normalnya digunakan di dalam senapan elektron yang termionis karena itu mempunyai titik leleh yang paling tinggi dan tekanan uap paling rendah semua batang-batang rel, dengan demikian membiarkan nya yang untuk dipanaskan/kacau untuk pancaran elektron, dan oleh karena biaya nya yang rendah. Tipe-tipe lain dari emiter-emiter elektron termasuk lantanum hexaboride (LaB6) katoda-katoda, yang dapat digunakan di suatu filamen w yang standar SEM jika sistim ruang hampa udara diupgrade dan meriam emisi medan (FEG),

yang bisa dari tipe katode dingin menggunakan emiter-emiter hablur tunggal w atau tipe Schottky yang thermally-assisted, menggunakan emiter-emiter dari oksida zirkonium. Berkas elektron, yang pada umumnya mempunyai satu tenaga berkisar antara beberapa ratus eV kepada 40 keV, difokuskan oleh satu atau dua kanta kondensator ke(pada suatu noda(iklan kilas sekitar 04 nm kepada 5 nm di dalam diameter. [balok/berkas cahaya] lewat melalui pasang kumparan-kumparan telusuran atau pasang deflektor menyepuh di dalam kolom elektron, pada umumnya di dalam kanta yang akhir, yang membelokkan [balok/berkas cahaya] di dalam x dan y aksis sehingga itu meneliti di suatu pertunjukan raster (di) atas suatu daerah segi empat dari permukaan contoh. Ketika berkas elektron yang utama saling berhubungan dengan contoh, elektron-elektron hilang[kan tenaga oleh hamburan rambang yang diulangi dan absorpsi di dalam suatu volume yang teardrop-shaped dari benda uji yang dikenal sebagai volume interaksi, yang meluas dari kurang dari 100 nm sampai di sekitar 5 m ke dalam permukaan. Ukuran dari volume interaksi bergantung pada tenaga landasan pendaratan elektron itu, nomor atom dari benda uji dan densitas benda uji itu. Tenaga menukar antara berkas elektron dan contoh hasil di dalam pantulan elektron-elektron energi tinggi oleh hamburan lenting, emisi/ pancaran elektron sekunder oleh hamburan taklenting dan emisi/ pancaran radiasi elektromagnetik, masing-masing [di/yang/ttg] mana dapat dideteksi oleh detektor-detektor yang khusus. Arus [balok/berkas cahaya] yang diserap oleh benda uji itu dapat juga dideteksi dan digunakan untuk menciptakan santir-santir dari agihan arus benda uji. Amplifier-amplifier elektronik berbagai tipe-tipe digunakan untuk memperkuat suara tanda-tanda yang dipertunjukkan sebagai variasi-variasi di dalam kecerahan di suatu tabung sinar katode. Telusuran raster pajangan CRT tabung sinar katoda) adalah synchronised dengan apa yang ada pada [balok/berkas cahaya] di benda uji di dalam mikroskop, dan santir yang hasilnya kemudian suatu peta agihan dari intensitas tanda itu yang sedang dipancarkan dari daerah yang diteliti dari benda uji. Santir itu bisa ditangkap oleh fotografi dari suatu tabung sinar katode keterlaraian yang tinggi, tetapi di dalam mesin-mesin yang modern adalah secara digital ditangkap dan yang dipertunjukkan di suatu monitor komputer dan yang disimpan;diamankan ke(pada suatu disk keras komputer.

[-edit] Pembesaran Satu santir dari suatu permukaan mata majemuk lalat rumah dengan menggunakan Mikroskop Elektron Payar pada pembesaran X450 Pembesaran di suatu SEM dapat dikendalikan (di) atas bidang sampai dengan 6 order(pesanan dari magnitudo dari sekitar 10 sampai 500,000 kali. Tidak seperti optis dan mikroskop electron pancaran, pembesaran santir di dalam SEM itu bukan suatu fungsi kuasa kanta benda. SEMS mungkin punya kondensator dan kanta-kanta objektif, tetapi fungsi mereka untuk berfokus [balok/berkas cahaya] itu ke(pada suatu noda(iklan kilas, dan bukan kepada santir yang benda uji. Dengan syarat senapan elektron itu dapat menghasilkan suatu [balok/berkas cahaya] dengan diameter cukup kecil, suatu SEM bisa pada prinsipnya bekerja sama sekali tanpa kondensator atau kanta-kanta objektif, meski itu bisa tidak sangat serbaguna atau mencapai keterlaraian sangat tinggi. Di suatu SEM, seperti di telusuran memeriksa mikroskopi, pembesaran diakibatkan oleh rasio matra-matra raster di benda uji dan raster di peranti pajangan. Mengira bahwa ayakan pajangan sudah suatu ukuran yang ditetapkan?diperbaiki, pembesaran yang lebih tinggi diakibatkan oleh mengurangi ukuran dari raster di benda uji, dan sebaliknya. Pembesaran kemudian dikendalikan oleh arus yang disediakan kepada x, y membaca sekilas kumparan-kumparan, atau tegangan yang disediakan kepada x, y deflektor menyepuh, dan bukan oleh daya kanta benda. [-edit] Penyiapan cuplikan Satu serangga melapisi di dalam au, mempunyai sedia untuk mengamati dengan suatu mikroskop elektron payar. Semua contoh-contoh harus pula [menjadi/dari]?berasal dari satu ukuran yang sesuai untuk cocok di dalam bilik benda uji dan secara umum menjulang dengan teguh di suatu pemegang spesimen disebut suatu tunggul benda uji. Beberapa model-model dari SEM

dapat menguji bagian mana pun dari suatu 6-inch (15 cm) wafer semipenghantar, dan beberapa kaleng memiringkan satu benda ukuran itu kepada 45. Untuk imaging konvensional di dalam SEM, benda uji harus secara elektris konduktif, sedikitnya di permukaan, dan secara elektris dikandaskan untuk mencegah akumulasi beban?tugas yang elektrostatik di permukaan. Object logam memerlukan persiapan khusus kecil untuk SEM kecuali membersihkan dan memasang di suatu tunggul benda uji. Nonconductive benda uji cenderung untuk menuntut?menugaskan ketika yang diteliti oleh berkas elektron, dan terutama di dalam elektron yang sekunder imaging modus, ini menyebabkan telusuran bermasalah dan artifak-artifak santir lain. Mereka kemudian biasanya dilapisi dengan satu salutan ultrathin secara elektris melaksanakan bahan, biasanya au, yang disimpan di contoh yang manapun oleh cacah palsu ruang hampa udara yang rendah atau oleh evaporasi vakum tinggi. Bahan-bahan konduktif di dalam penggunaan yang ada untuk salutan benda uji termasuk au, gold/palladium campuran logam, pt, osmium,[5] iridium, w, unsur logam pelapis kran dan graft. Salutan mencegah akumulasi muatan listrik yang statik di benda uji selama penyinaran elektron. Dua pertimbangan yang penting untuk salutan, bahkan ketika ada lebih dari (sekedar) keterhantaran benda uji yang cukup untuk mencegah membebankan, untuk memaksimalkan tanda dan memperbaiki keterlaraian ruang, terutama dengan contoh nomor atom yang rendah (Z). Dengan luas, tanda meningkat dengan nomor atom, terutama untuk elektron yang backscattered imaging. Perbaikan di dalam keterlaraian muncul karena di dalam bahan-bahan Z yang rendah, yang adalah suatu bahan dengan nomor atom yang rendah seperti arang, berkas elektron itu dapat menembus beberapa mikrometermikrometer di bawah permukaan, tanda-tanda pembangkit dari satu volume interaksi jauh lebih besar dari diameter [balok/berkas cahaya] dan mengurangi keterlaraian ruang. Salutan dengan suatu bahan Z yang tinggi seperti au memaksimalkan %hasil elektron sekunder dari dalam suatu lapisan permukaan beberapa tebal nm, dan menindas elektron sekunder yang dihasilkan pada kerendahan yang lebih besar, sehingga tanda itu adalah sebagian besar berasal dari lokasi-lokasi semakin dekat ke [balok/berkas cahaya] dan semakin dekat kepada permukaan benda uji dibanding akan menjadi kasus dalam satu bahan Z yang

takterlapis, rendah. Barang kepunyaan ini terutama sekali, tetapi tidak eksklusif, relevan kepada bahan biologi. Satu alternatif kepada salutan untuk beberapa bahan biologi untuk meningkatkan keterhantaran curah bahan oleh pengisian dengan osmium yang menggunakan varianvarian dari metode pewarnaan OTO (O, osmium, T-thiocarbohydrazide, O-osmium)[6][7] Nonconducting benda uji bisa yang takterlapis imaged menggunakan instrumentasi SEM yang khusus seperti "SEM Yang Lingkungan" (ESEM) atau senapan emisi medan (FEG) SEMS mengoperasikan pada tegangan rendah. instrument-instrument SEM Lingkungan menempatkan benda uji di suatu secara relatif kamar tekanan tinggi di mana jarak yang aktip kerja adalah celana pendek dan kolom elektron optis adalah secara diferensial yang dipompa untuk menyimpan(pelihara ruang hampa udara cukup rendah di senapan elektron. Daerah tekanan tinggi di sekitar contoh di dalam ESEM menetralkan beban?tugas dan menyediakan satu amplifikasi tanda elektron yang sekunder. Tegangan rendah SEM dari benda uji yang tidak perilaku dapat secara operasional sulit untuk memenuhi di suatu SEM yang konvensional dan pada umumnya suatu penerapan penelitian untuk benda uji yang bersifat peka kepada proses tentang menerapkan salutan-salutan konduktif. Low-voltage SEM adalah pada umumnya diselenggarakan dalam satu FEG-SEM karena FEG itu adalah mampu menghasilkan kecerahan elektron utama tinggi bahkan pada yang rendah mempercepat potensi-potensi. Kondisi operasi yang harus disesuaikan bahwa muatan ruang lokal seperti adalah di atau dekat netral dengan elektron sekunder tegangan rendah yang cukup menjadi tersedia untuk menetralkan setiap lokasi-lokasi permukaan yang bermuatan positif. Hal ini memerlukan bahwa potensi primer dan arus milik berkas elektron disetel kepada ciri-ciri-ciri-ciri dari benda uji contoh. Menempelkan di suatu damar dengan pemolesan lebih lanjut ke(pada suatu penyelesaian yang seperti cermin dapat digunakan untuk kedua-duanya benda uji biologi dan bahanbahan ketika imaging di dalam elektron-elektron yang backscattered atau ketika melakukan Mikro analisis sinar-X kwantitatif.

[-edit] Bahan biologi Untuk SEM, suatu benda uji adalah normalnya diperlukan menjadi dengan sepenuhnya mengeringkan, karena bilik benda uji adalah di vakum tinggi. Bahan-bahan sulit(keras, kering seperti kayu, tulang, bulu-bulu, mengeringkan serangga-serangga atau cangkangcangkang dapat diuji dengan yang kecil perlakuan lebih lanjut, tetapi tinggal sel-sel dan jaringan/tisu-jaringan/tisu dan organisma-organisma utuh, soft-bodied biasanya memerlukan perasaan mendalam kimia untuk memelihara dan menstabilkan struktur mereka. Perasaan mendalam adalah biasanya dilaksanakan oleh pengeraman di suatu solusi suatu fixative kimia yang buffered, seperti glutaraldehyde, kadang-kadang di dalam kombinasi dengan formaldehyde[8][9][10] dan fixatives,[11 lain] dan secara bebas pilih diikuti oleh postfixation dengan osmium tetroxide[8] Jaringan/tisu yang ditetapkan? diperbaiki kemudian adalah dikeringkan. Karena pengeringan udara menyebabkan ambruk dan penciutan, ini adalah biasanya dicapai oleh pengeringan titik kritis, yang melibatkan penggantian dari air di dalam sel-sel dengan bahan pelarut organik seperti etanol atau aseton, dan penggantian bahan pelarut ini pada gilirannya dengan suatu cairan yang transisi seperti gas asam-arang zat cair pada kecepatan tinggi. Gas asam-arang itu adalah akhirnya dipindahkan selagi di suatu keadaan supercritical, sehingga tidak ada zat cair gas menghubungkan hadir di dalam contoh selama pengeringan. Benda uji yang kering adalah biasanya menjulang di suatu tunggul benda uji menggunakan satu lem seperti damar epoksi atau secara elektris isolatip konduktif bersisi ganda, dan pembersit melapisi dengan au atau gold/palladium mencampur logam di hadapan pengujian di dalam mikroskop. Low-temperature SEM deret pembesaran untuk suatu hablur salju. Hablur-hablur itu ditangkap, disimpan, dan pembersit melapisi dengan pt pada cryo-temperatures untuk imaging. Jika SEM itu dilengkapi dengan suatu langkah?tahap yang dingin untuk cryo-microscopy, cryofixation bisa digunakan dan mikroskop elektron payar suhu rendah melaksanakan di cryogenically menetapkan?memperbaiki specimens[8] benda uji Cryo-fixed bisa cryo-

fractured di bawah ruang hampa udara di suatu aparatus yang khusus untuk mengungkapkan struktur yang internal, pembersit melapisi dan mentransfer ke SEM cryostage ketika masih frozen[12] Low-temperature mikroskop elektron payar adalah juga dapat digunakan untuk imaging bahan-bahan suhu peka seperti ice[13][14] (lihat eg. ilustrasi pada hak) dan fats[15] Freeze-fracturing, etsa pembekuan atau freeze-and-break adalah suatu metoda persiapan terutama sekali bermanfaat karena menguji selaput-selaput lipid dan protein-protein mereka yang yang disatukan di dalam "hadapi di" pandangan. Metoda persiapan mengungkapkan protein-protein menempelkan di dalam dua lapis lipid. Au mempunyai suatu nomor atom dan cacah palsu yang tinggi dengan au menghasilkan kontras ketinggian dan keterlaraian topografis. Bagaimanapun, salutan mempunyai suatu ketebalan dari beberapa mikrometer-mikrometer, dan dapat mengaburkan detil dasar bagus dari benda uji pada pembesaran yang sangat tinggi. Low-vacuum SEMs dengan celah-celah pemompaan diferensial mengizinkan[membiarkan contoh-contoh untuk bersifat imaged tanpa salutan seperti itu dan tanpa hilangnya kontras alami(wajar disebabkan oleh salutan, tetapi tidak mampu untuk mencapai keterlaraian yang dapat dicapai oleh SEMs konvensional dengan benda uji yang dilapisi. [-edit] Bahan-bahan Elektron terhambur balik imaging, Analisis sinar-X kwantitatif, dan Sinar-X pemetaan benda uji dan batang-batang rel berhubungan dengan geologi memerlukan bahwa permukaan-permukaan adalah bumi dan kepada yang disemir satu ultra memperlancar permukaan. Benda uji berhubungan dengan geologi bahwa mengalami WDS atau EDS analisis sering arang dilapisi. Batang-batang rel tidak secara umum dilapisi sebelum imaging di dalam SEM karena mereka bersifat konduktif dan menyediakan jalur lintas mereka sendiri untuk mengandaskan.

Fractography adalah studi dari permukaan-permukaan yang dipatahkan bahwa bisa dilakukan di suatu mikroskop cahaya atau biasanya, di satu SEM. Permukaan yang dipatahkan adalah potong ke(pada suatu ukuran yang pantas, yang yang dibersihkan tentang segala residu organik, dan menjulang di suatu pemegang spesimen untuk mengamati di dalam SEM. Untai terpadu bisa potong dengan suatu [balok/berkas cahaya] ion yang difokuskan (KEBOHONGAN) atau instrument penggilingan [balok/berkas cahaya] ion lain untuk mengamati di dalam SEM. SEM di dalam kasus yang pertama bisa disatukan ke dalam FIB. Batang-batang rel, benda uji berhubungan dengan geologi, dan untai terpadu semua Mei juga adalah secara kimiawi disemir karena mengamati di dalam SEM. Teknik penyalut keterlaraian tinggi khusus diperlukan untuk pembesaran yang tinggi imaging saput tipis yang anorganik. [-edit] ESEM Akumulasi rupanya muatan listrik dari benda uji yang tidak metalik dapat dihindarkan dengan menggunakan SEM lingkungan di mana benda uji itu ditempatkan dalam satu bilik yang internal pada tekanan yang lebih tinggi dibanding ruang hampa udara di dalam kolom elektron optis. Notulen bermuatan positif yang dihasilkan oleh interaksi-interaksi [balok/berkas cahaya] dengan gas membantu ke arah menetralkan muatan negatif di permukaan benda uji. Tekanan dari gas di dalam bilik itu dapat terkendali, dan tipe dari gas digunakan dapat bervariasi menurut kebutuhan. Salutan adalah seperti itu tak perlu, dan Analisis sinar-X tanpa dirintangi. [-edit] Pelacakan elektron sekunder

Modus imaging yang paling umum mengumpulkan rendah (