กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ( SEM ) เป็นชนิดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่ผลิตภาพของตัวอย่างโดยการสแกนพื้นผิวที่มีลำแสงเน้นของอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนมีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมในตัวอย่างทำให้เกิดสัญญาณต่างๆที่มีข้อมูลเกี่ยวกับลักษณะภูมิประเทศและองค์ประกอบของตัวอย่าง ลำแสงอิเล็กตรอนจะถูกสแกนในรูปแบบการสแกนแรสเตอร์และตำแหน่งของลำแสงจะถูกรวมเข้ากับความเข้มของสัญญาณที่ตรวจพบเพื่อสร้างภาพ ในโหมด SEM ที่พบบ่อยที่สุดอิเล็กตรอนทุติยภูมิที่ปล่อยออกมาจากอะตอมที่ถูกกระตุ้นด้วยลำแสงอิเล็กตรอนจะถูกตรวจพบโดยใช้เครื่องตรวจจับอิเล็กตรอนทุติยภูมิ (เครื่องตรวจจับ Everhart-Thornley ) จำนวนอิเล็กตรอนทุติยภูมิที่สามารถตรวจจับได้และดังนั้นความเข้มของสัญญาณจึงขึ้นอยู่กับลักษณะภูมิประเทศของตัวอย่าง SEM บางตัวสามารถบรรลุความละเอียดได้ดีกว่า 1 นาโนเมตร

ภาพของ ละอองเรณูดำเนินการใน SEM แสดงให้เห็นถึงลักษณะ ความลึกของเขตของ SEM ไมโคร
M. von Ardenne's SEM
หลักการทำงานของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน (SEM)
SEM พร้อมห้องตัวอย่างแบบเปิด
SEM ประเภทอนาล็อก

ตัวอย่างจะสังเกตเห็นได้ในสูญญากาศสูงใน SEM ธรรมดาหรือในสภาวะสูญญากาศต่ำหรือเปียกในความดันแปรผันหรือ SEM สิ่งแวดล้อมและที่อุณหภูมิการแช่แข็งหรืออุณหภูมิที่สูงขึ้นหลายระดับด้วยเครื่องมือพิเศษ [1]

McMullan ได้นำเสนอเรื่องราวประวัติศาสตร์ยุคแรกของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด [2] [3]แม้ว่าMax Knoll จะสร้างภาพถ่ายที่มีความกว้างของช่องวัตถุ 50 มม. ซึ่งแสดงคอนทราสต์ของช่องโดยใช้เครื่องสแกนลำแสงอิเล็กตรอน แต่[4]มันคือManfred von Ardenneซึ่งในปี 1937 ได้ประดิษฐ์[5]กล้องจุลทรรศน์ ที่มีความละเอียดสูงโดยการสแกนแรสเตอร์ขนาดเล็กมากด้วยลำแสงอิเล็กตรอนที่แยกไม่ออกและมีการโฟกัสอย่างละเอียด Ardenne ใช้การสแกนลำแสงอิเล็กตรอนเพื่อพยายามให้เกินความละเอียดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) รวมทั้งเพื่อบรรเทาปัญหาที่สำคัญเกี่ยวกับความผิดเพี้ยนของสีที่มีอยู่ในภาพจริงใน TEM เขายังกล่าวถึงการตรวจสอบต่างๆโหมดความเป็นไปได้และทฤษฎีของ SEM, [6]ร่วมกับการก่อสร้างของความละเอียดสูง SEM [7]รายงานผลงานเพิ่มเติมโดยกลุ่มของ Zworykin [8]ตามด้วยกลุ่ม Cambridge ในช่วงทศวรรษ 1950 และต้นปี 1960 [9] [10] [11] [12]นำโดยCharles Oatleyซึ่งในที่สุดก็นำไปสู่การตลาด ของเครื่องมือที่ใช้ในเชิงพาณิชย์เป็นครั้งแรกโดยเคมบริดจ์วิทยาศาสตร์ บริษัท ตราสารเป็น "Stereoscan" ในปี 1965 ซึ่งได้รับการส่งมอบให้กับบริษัท ดูปองท์

แหล่งกำเนิดอิเล็กตรอน Schottky-emitter
ปริมาณปฏิสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนและชนิดของสัญญาณที่สร้างขึ้น

สัญญาณที่ SEM ใช้ในการสร้างภาพเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ของลำแสงอิเล็กตรอนกับอะตอมที่ระดับความลึกต่างๆภายในตัวอย่าง มีการผลิตสัญญาณประเภทต่างๆ ได้แก่อิเล็กตรอนทุติยภูมิ (SE) อิเล็กตรอนที่สะท้อนกลับหรือกระจัดกระจายกลับ (BSE) รังสีเอกซ์และแสงลักษณะเฉพาะ ( cathodoluminescence ) (CL) กระแสดูดซับ (กระแสตัวอย่าง) และอิเล็กตรอนที่ส่งผ่าน เครื่องตรวจจับอิเล็กตรอนทุติยภูมิเป็นอุปกรณ์มาตรฐานใน SEM ทั้งหมด แต่เป็นเรื่องยากที่เครื่องเดียวจะมีเครื่องตรวจจับสัญญาณอื่น ๆ ทั้งหมดที่เป็นไปได้

อิเล็กตรอนทุติยภูมิมีพลังงานต่ำมากตามลำดับ 50 eV ซึ่ง จำกัดเส้นทางว่างเฉลี่ยของมันในสสารของแข็ง ดังนั้น SE จึงสามารถหนีจากพื้นผิวของตัวอย่างได้เพียงไม่กี่นาโนเมตร สัญญาณจากอิเล็กตรอนทุติยภูมิมีแนวโน้มที่จะถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นอย่างมาก ณ จุดกระทบของลำแสงอิเล็กตรอนหลักทำให้สามารถรวบรวมภาพของพื้นผิวตัวอย่างที่มีความละเอียดต่ำกว่า 1 นาโนเมตรได้ อิเล็กตรอนกลับกระจัดกระจาย (BSE) มีอิเล็กตรอนลำแสงที่สะท้อนออกมาจากกลุ่มตัวอย่างโดยการกระเจิงยืดหยุ่น เนื่องจากมีพลังงานสูงกว่า SE มากจึงเกิดจากตำแหน่งที่ลึกลงไปภายในชิ้นงานและด้วยเหตุนี้ความละเอียดของภาพ BSE จึงน้อยกว่าภาพ SE อย่างไรก็ตาม BSE มักใช้ใน SEM เชิงวิเคราะห์พร้อมกับสเปกตรัมที่สร้างจากรังสีเอกซ์ลักษณะเฉพาะเนื่องจากความเข้มของสัญญาณ BSE มีความสัมพันธ์อย่างมากกับเลขอะตอม (Z) ของชิ้นงาน รูปภาพ BSE สามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับการกระจาย แต่ไม่ใช่ข้อมูลประจำตัวขององค์ประกอบต่างๆในตัวอย่าง ในตัวอย่างส่วนใหญ่ประกอบด้วยองค์ประกอบของแสงเช่นตัวอย่างทางชีววิทยาการถ่ายภาพ BSE สามารถถ่ายภาพฉลากอิมมูโนทองคำคอลลอยด์ที่ มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 หรือ 10 นาโนเมตรซึ่งจะยากหรือเป็นไปไม่ได้ที่จะตรวจจับในภาพอิเล็กตรอนทุติยภูมิ [13]รังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะจะถูกปล่อยออกมาเมื่อลำแสงอิเล็กตรอนกำจัดอิเล็กตรอนในเปลือกนอกออกจากตัวอย่างทำให้อิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงกว่ามาเติมเต็มเปลือกและปล่อยพลังงานออกมา พลังงานหรือความยาวคลื่นของเหล่านี้ลักษณะรังสีเอกซ์สามารถวัดได้โดยพลังงานกระจาย X-ray สเปกโทรสโกหรือความยาวคลื่นกระจายสเปกโทรสโกเอ็กซ์เรย์และใช้ในการระบุและวัดความอุดมสมบูรณ์ขององค์ประกอบในตัวอย่างและแผนที่การกระจายตัวของพวกเขา

เนื่องจากลำแสงอิเล็กตรอนที่แคบมากบอร์ด SEM จึงมีระยะชัดลึกมากทำให้มีลักษณะสามมิติที่มีลักษณะเฉพาะที่เป็นประโยชน์สำหรับการทำความเข้าใจโครงสร้างพื้นผิวของตัวอย่าง [14]นี่เป็นตัวอย่างจากบอร์ดของละอองเรณูที่แสดงด้านบน หลากหลายของกำลังขยายที่เป็นไปได้จากประมาณ 10 ครั้ง (ประมาณเท่ากับว่ามีประสิทธิภาพมือเลนส์) ไปมากกว่า 500,000 ครั้งประมาณ 250 ครั้งขีด จำกัด การขยายของที่ดีที่สุดกล้องจุลทรรศน์แสง

แมงมุมสปัตเตอร์เคลือบทองซึ่งเตรียมไว้สำหรับการรับชมด้วย SEM
แรงดันต่ำ micrograph (300 V) การกระจายตัวของหยดกาวบน Post-it ทราบ ไม่มีการใช้สารเคลือบที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า: การเคลือบดังกล่าวจะเปลี่ยนชิ้นงานที่เปราะบางนี้

ตัวอย่าง SEM ต้องมีขนาดเล็กพอที่จะใส่ในขั้นตอนของชิ้นงานทดสอบและอาจต้องมีการเตรียมพิเศษเพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้าและทำให้เสถียรเพื่อให้สามารถทนต่อสภาวะสุญญากาศสูงและลำแสงอิเล็กตรอนพลังงานสูงได้ โดยทั่วไปตัวอย่างจะติดตั้งอย่างแน่นหนาบนที่ยึดชิ้นงานหรือต้นขั้วโดยใช้กาวนำไฟฟ้า SEM ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางสำหรับการวิเคราะห์ข้อบกพร่องของเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์และผู้ผลิตสร้างเครื่องมือที่สามารถตรวจสอบส่วนใด ๆ ของเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ขนาด 300 มม. เครื่องมือจำนวนมากมีช่องที่สามารถเอียงวัตถุที่มีขนาดดังกล่าวได้ถึง 45 °และให้การหมุน 360 °อย่างต่อเนื่อง

ตัวอย่างที่ไม่เป็นตัวนำจะเก็บประจุเมื่อสแกนด้วยลำแสงอิเล็กตรอนและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในโหมดการถ่ายภาพอิเล็กตรอนทุติยภูมิสิ่งนี้ทำให้เกิดความผิดพลาดในการสแกนและสิ่งประดิษฐ์ภาพอื่น ๆ สำหรับการถ่ายภาพการชุมนุมใน SEM ตัวอย่างจะต้องนำไฟฟ้าอย่างน้อยในพื้นผิวและสายดินไฟฟ้าเพื่อป้องกันการสะสมของประจุไฟฟ้า วัตถุที่เป็นโลหะต้องการการเตรียมพิเศษเล็กน้อยสำหรับ SEM ยกเว้นการทำความสะอาดและการติดตั้งที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้ากับต้นขั้วชิ้นงาน โดยทั่วไปแล้ววัสดุที่ไม่นำไฟฟ้าจะเคลือบด้วยสารเคลือบบางพิเศษของวัสดุที่นำไฟฟ้าโดยวางบนตัวอย่างโดยการเคลือบสปัตเตอร์สุญญากาศต่ำหรือโดยการระเหยด้วยสุญญากาศสูง วัสดุที่นำใช้ในปัจจุบันสำหรับชิ้นงานเคลือบรวมทองทอง / แพลเลเดียมโลหะผสมทองคำ , อิริเดียม , ทังสเตน , โครเมียม , ออสเมียม , [13]และกราไฟท์ การเคลือบด้วยโลหะหนักอาจเพิ่มอัตราส่วนสัญญาณ / เสียงสำหรับตัวอย่างที่มีเลขอะตอมต่ำ(Z) การปรับปรุงเกิดขึ้นเนื่องจากการปล่อยอิเล็กตรอนทุติยภูมิสำหรับวัสดุที่มี Z สูงได้รับการปรับปรุง

อีกทางเลือกหนึ่งในการเคลือบตัวอย่างทางชีวภาพคือการเพิ่มการนำไฟฟ้าจำนวนมากของวัสดุโดยการทำให้ชุ่มด้วยออสเมียมโดยใช้วิธีการย้อมสี OTO ที่แตกต่างกัน(O- osmium tetroxide , T- thiocarbohydrazide , O-osmium) [15] [16]

ตัวอย่างที่ไม่ก่อให้เกิดการเหนี่ยวนำสามารถถ่ายภาพได้โดยไม่ต้องเคลือบโดยใช้ SEM ด้านสิ่งแวดล้อม (ESEM) หรือโหมดแรงดันไฟฟ้าต่ำของการทำงาน SEM [17]ในเครื่องมือ ESEM ตัวอย่างจะถูกวางไว้ในห้องที่มีแรงดันค่อนข้างสูงและคอลัมน์ออปติคอลอิเล็กตรอนจะถูกสูบอย่างแตกต่างกันเพื่อให้สูญญากาศอย่างเพียงพอ[ ต้องมีการชี้แจง ] ให้ต่ำที่ปืนอิเล็กตรอน บริเวณความดันสูงรอบตัวอย่างใน ESEM จะทำให้ประจุเป็นกลางและให้การขยายสัญญาณอิเล็กตรอนทุติยภูมิ [ ต้องการอ้างอิง ]โดยทั่วไปแล้ว SEM แรงดันไฟฟ้าต่ำจะดำเนินการในเครื่องมือที่มีปืนยิงสนาม (FEG) ซึ่งสามารถสร้างความสว่างของอิเล็กตรอนขั้นต้นสูงและมีขนาดจุดเล็กแม้จะมีศักยภาพในการเร่งความเร็วต่ำ เพื่อป้องกันการชาร์จชิ้นงานที่ไม่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าต้องปรับสภาพการทำงานเพื่อให้กระแสลำแสงขาเข้าเท่ากับผลรวมของกระแสอิเล็กตรอนทุติยภูมิและกระแสไฟฟ้าย้อนกลับซึ่งเป็นเงื่อนไขที่มักพบบ่อยที่สุดที่แรงดันไฟฟ้าที่เร่งขึ้น 0.3–4 kV [ ต้องการอ้างอิง ]

สามารถสร้างแบบจำลองสังเคราะห์เพื่อหลีกเลี่ยงการใช้ตัวอย่างต้นฉบับเมื่อไม่เหมาะสมหรือไม่สามารถตรวจสอบ SEM ได้เนื่องจากอุปสรรคด้านระเบียบวิธีหรือปัญหาทางกฎหมาย เทคนิคนี้ทำได้สองขั้นตอน: (1) แม่พิมพ์ของพื้นผิวเดิมทำโดยใช้ยางลาสโตเมอร์ที่ทำจากซิลิโคนและ (2) แบบจำลองของพื้นผิวเดิมได้จากการเทเรซินสังเคราะห์ลงในแม่พิมพ์ [18]

การฝังในเรซินที่มีการขัดเงาเพิ่มเติมให้เป็นผิวกระจกสามารถใช้ได้กับทั้งชิ้นงานทางชีววิทยาและวัสดุเมื่อถ่ายภาพด้วยอิเล็กตรอนที่กระจัดกระจายย้อนกลับหรือเมื่อทำการเอ็กซ์เรย์จุลภาคเชิงปริมาณ

ไม่จำเป็นต้องใช้เทคนิคการเตรียมหลักในSEM ด้านสิ่งแวดล้อมที่ระบุไว้ด้านล่างนี้ แต่ตัวอย่างทางชีววิทยาบางชนิดจะได้รับประโยชน์จากการตรึง

ตัวอย่างทางชีวภาพ

สำหรับ SEM โดยปกติแล้วชิ้นงานทดสอบจะต้องแห้งสนิทเนื่องจากห้องเก็บตัวอย่างอยู่ในสภาวะสุญญากาศสูง วัสดุที่แห้งและแข็งเช่นไม้กระดูกขนนกแมลงแห้งหรือเปลือกหอย (รวมถึงเปลือกไข่[19] ) สามารถตรวจสอบได้ด้วยการบำบัดเพิ่มเติมเล็กน้อย แต่เซลล์และเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตและสิ่งมีชีวิตที่มีร่างกายอ่อนทั้งหมดต้องการการตรึงทางเคมีเพื่อรักษา และทำให้โครงสร้างของมันคงที่

การตรึงมักทำได้โดยการบ่มในสารละลายของสารเคมีที่เป็นบัฟเฟอร์เช่นกลูตาราลดีไฮด์บางครั้งใช้ร่วมกับฟอร์มัลดีไฮด์[20] [21] [22]และสารตรึงอื่น ๆ[23]และตามด้วยการแก้ไขภายหลังด้วยออสเมียมเตทรอกไซด์ [20]จากนั้นเนื้อเยื่อคงที่จะขาดน้ำ เพราะอากาศแห้งทำให้เกิดการล่มสลายและการหดตัวนี้จะประสบความสำเร็จโดยทั่วไปการเปลี่ยนน้ำในเซลล์ที่มีตัวทำละลายอินทรีย์เช่นเอทานอลหรืออะซีโตนและทดแทนของตัวทำละลายเหล่านี้ในทางกลับกันกับของเหลวเช่นการเปลี่ยนผ่านของเหลวก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากการอบแห้งที่จุดสำคัญ [24]คาร์บอนไดออกไซด์จะถูกกำจัดออกไปในที่สุดขณะที่อยู่ในสภาวะวิกฤตยิ่งยวดดังนั้นจึงไม่มีส่วนต่อประสานของก๊าซและของเหลวอยู่ภายในตัวอย่างระหว่างการทำให้แห้ง

โดยปกติชิ้นงานแห้งจะติดตั้งบนต้นขั้วชิ้นงานโดยใช้กาวเช่นเรซินอีพ็อกซี่หรือเทปกาวสองหน้าที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและเคลือบสปัตเตอร์ด้วยโลหะผสมทองหรือทอง / แพลเลเดียมก่อนนำไปตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์ ตัวอย่างอาจถูกแบ่งส่วน (ด้วยmicrotome ) หากต้องเปิดเผยข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างพิเศษภายในของสิ่งมีชีวิตสำหรับการถ่ายภาพ

หาก SEM มีการติดตั้งกล้องจุลทรรศน์สำหรับการแช่แข็งด้วยความเย็นอาจใช้การแช่แข็งและการใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดอุณหภูมิต่ำกับชิ้นงานที่ผ่านการแช่แข็ง [20]ตัวอย่างคงที่ด้วยความเย็นอาจจะแตกหักด้วยความเย็นภายใต้สุญญากาศในอุปกรณ์พิเศษเพื่อเผยให้เห็นโครงสร้างภายในเคลือบสปัตเตอร์และถ่ายโอนไปยังขั้นตอนการแช่แข็ง SEM ในขณะที่ยังแข็งตัว [25]กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดอุณหภูมิต่ำ (LT-SEM) ยังใช้ได้กับการถ่ายภาพวัสดุที่ไวต่ออุณหภูมิเช่นน้ำแข็ง[26] [27]และไขมัน [28]

การแตกหักแบบเยือกแข็งการกัดแบบเยือกแข็งหรือการแช่แข็งและการทำลายเป็นวิธีการเตรียมที่มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับการตรวจสอบเยื่อหุ้มไขมันและโปรตีนที่รวมอยู่ในมุมมอง "หันหน้าเข้าหา" วิธีการเตรียมพบโปรตีนที่ฝังอยู่ใน lipid bilayer

วัสดุ

การถ่ายภาพอิเล็กตรอนแบบกระจัดกระจายการวิเคราะห์เอ็กซ์เรย์เชิงปริมาณและการทำแผนที่เอ็กซ์เรย์ของชิ้นงานมักจะต้องมีการเจียรนัยและขัดพื้นผิวให้เป็นพื้นผิวที่เรียบเป็นพิเศษ ตัวอย่างที่ผ่านการวิเคราะห์WDSหรือEDSมักเคลือบด้วยคาร์บอน โดยทั่วไปโลหะจะไม่ได้รับการเคลือบก่อนที่จะถ่ายภาพใน SEM เนื่องจากเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและให้ทางเดินลงสู่พื้นได้เอง

Fractographyคือการศึกษาพื้นผิวที่แตกหักซึ่งสามารถทำได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงหรือโดยทั่วไปใน SEM พื้นผิวที่แตกร้าวถูกตัดให้มีขนาดที่เหมาะสมทำความสะอาดสารอินทรีย์ตกค้างและติดตั้งบนที่ยึดชิ้นงานเพื่อดูใน SEM

วงจรรวมอาจถูกตัดด้วยลำแสงไอออนแบบโฟกัส (FIB) หรือเครื่องมือกัดลำแสงไอออนอื่น ๆเพื่อดูใน SEM SEM ในกรณีแรกอาจรวมอยู่ใน FIB ทำให้สามารถสร้างภาพความละเอียดสูงของผลลัพธ์ของกระบวนการได้

โลหะตัวอย่างทางธรณีวิทยาและวงจรรวมทั้งหมดอาจได้รับการขัดเงาทางเคมีเพื่อดูใน SEM

ต้องใช้เทคนิคการเคลือบพิเศษที่มีความละเอียดสูงสำหรับการถ่ายภาพฟิล์มบางอนินทรีย์ที่มีกำลังขยายสูง

แผนผังของ SEM

ใน SEM ทั่วไปลำแสงอิเล็กตรอนthermionicallyที่ปล่อยออกมาจากปืนอิเล็กตรอนพอดีกับไส้หลอดทังสเตนแคโทด โดยปกติแล้วทังสเตนจะใช้ในปืนเทอร์มิโอนิกอิเล็กตรอนเนื่องจากมีจุดหลอมเหลวสูงสุดและความดันไอต่ำที่สุดของโลหะทุกชนิดจึงทำให้สามารถให้ความร้อนด้วยไฟฟ้าสำหรับการปล่อยอิเล็กตรอนและเนื่องจากมีต้นทุนต่ำ ตัวปล่อยอิเล็กตรอนประเภทอื่น ๆ ได้แก่แลนทานัมเฮกซาบอไรด์ ( LaB
6
) แคโทดซึ่งสามารถใช้ใน SEM ไส้หลอดทังสเตนมาตรฐานหากระบบสูญญากาศได้รับการอัพเกรดหรือปืนยิงสนาม (FEG) ซึ่งอาจเป็นชนิดแคโทดเย็นโดยใช้ตัวปล่อยผลึกเดี่ยวทังสเตนหรือชนิดชอตกี้ที่ช่วยระบายความร้อนซึ่งใช้ ปล่อยของเซอร์โคเนียมออกไซด์

ลำแสงอิเล็กตรอนซึ่งโดยทั่วไปมีพลังงานตั้งแต่ 0.2 keVถึง 40 keV ถูกโฟกัสโดยเลนส์คอนเดนเซอร์หนึ่งหรือสองชิ้นไปยังจุดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.4 นาโนเมตรถึง 5 นาโนเมตร ลำแสงผ่านขดลวดสแกนคู่หรือคู่ของแผ่นเบี่ยงเบนในคอลัมน์อิเล็กตรอนโดยทั่วไปจะอยู่ในเลนส์สุดท้ายซึ่งจะเบี่ยงเบนลำแสงในแกนxและyเพื่อให้สแกนแบบแรสเตอร์ในพื้นที่สี่เหลี่ยมของพื้นผิวตัวอย่าง .

กลไกการปล่อยอิเล็กตรอนทุติยภูมิอิเล็กตรอนที่กระจัดกระจายย้อนกลับและรังสีเอกซ์ลักษณะเฉพาะจากอะตอมของตัวอย่าง

เมื่อลำแสงอิเล็กตรอนหลักทำปฏิกิริยากับตัวอย่างอิเล็กตรอนจะสูญเสียพลังงานโดยการกระจัดกระจายแบบสุ่มซ้ำ ๆ และการดูดซับภายในปริมาตรรูปหยดน้ำของชิ้นงานที่เรียกว่าปริมาตรปฏิสัมพันธ์ซึ่งขยายจากน้อยกว่า 100 นาโนเมตรถึงประมาณ 5 µm ลงสู่พื้นผิว ขนาดของปริมาตรปฏิสัมพันธ์ขึ้นอยู่กับพลังงานลงจอดของอิเล็กตรอนเลขอะตอมของชิ้นงานและความหนาแน่นของชิ้นงาน การแลกเปลี่ยนพลังงานระหว่างลำแสงอิเล็กตรอนและตัวอย่างส่งผลให้เกิดการสะท้อนของอิเล็กตรอนพลังงานสูงโดยการกระเจิงแบบยืดหยุ่นการปล่อยอิเล็กตรอนทุติยภูมิโดยการกระเจิงแบบไม่ยืดหยุ่นและการปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งเครื่องตรวจจับเฉพาะทางสามารถตรวจจับได้ นอกจากนี้ยังสามารถตรวจจับกระแสลำแสงที่ดูดซับโดยชิ้นงานและใช้เพื่อสร้างภาพของการกระจายของกระแสไฟฟ้าตัวอย่าง เครื่องขยายเสียงอิเล็กทรอนิกส์ประเภทต่างๆใช้ในการขยายสัญญาณซึ่งแสดงเป็นความสว่างที่แตกต่างกันบนจอคอมพิวเตอร์ (หรือสำหรับรุ่นวินเทจบนหลอดรังสีแคโทด ) แต่ละพิกเซลของหน่วยความจำวิดีโอคอมพิวเตอร์จะซิงโครไนซ์กับตำแหน่งของลำแสงบนชิ้นงานในกล้องจุลทรรศน์ดังนั้นภาพที่ได้จึงเป็นแผนที่การกระจายของความเข้มของสัญญาณที่ปล่อยออกมาจากพื้นที่สแกนของชิ้นงานทดสอบ กล้องจุลทรรศน์เก่าจับภาพบนแผ่นฟิล์ม แต่ส่วนใหญ่เครื่องมือที่ทันสมัยเก็บภาพดิจิตอล

ซีรีส์การขยาย SEM อุณหภูมิต่ำสำหรับ ผลึกหิมะ ผลึกจะถูกจับจัดเก็บและเคลือบด้วยแพลตตินั่มที่อุณหภูมิการแช่แข็งสำหรับการถ่ายภาพ

การขยาย

การขยายใน SEM สามารถควบคุมได้ในช่วงประมาณ 6 คำสั่งของขนาดจากประมาณ 10 ถึง 3,000,000 ครั้ง [29]ซึ่งแตกต่างจากแสงและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนกำลังขยายภาพใน SEM คือไม่ได้ฟังก์ชั่นของการใช้พลังงานของที่เลนส์ใกล้วัตถุ SEM อาจมีคอนเดนเซอร์และเลนส์ใกล้วัตถุ แต่หน้าที่ของมันคือโฟกัสลำแสงไปที่จุดหนึ่งไม่ใช่เพื่อถ่ายภาพชิ้นงาน หากปืนอิเล็กตรอนสามารถสร้างลำแสงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กพอโดยหลักการแล้ว SEM สามารถทำงานได้ทั้งหมดโดยไม่ต้องใช้คอนเดนเซอร์หรือเลนส์ใกล้วัตถุแม้ว่ามันอาจจะไม่ได้ใช้งานได้หลากหลายหรือให้ความละเอียดสูงมากก็ตาม ใน SEM เช่นเดียวกับในกล้องจุลทรรศน์โพรบการสแกนการขยายเป็นผลมาจากอัตราส่วนของขนาดของแรสเตอร์บนชิ้นงานและแรสเตอร์บนอุปกรณ์แสดงผล สมมติว่าหน้าจอแสดงผลมีขนาดคงที่การขยายที่สูงขึ้นเป็นผลมาจากการลดขนาดของแรสเตอร์บนชิ้นงานทดสอบและในทางกลับกัน การขยายจึงถูกควบคุมโดยกระแสที่จ่ายให้กับขดลวดการสแกน x, y หรือแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับแผ่นเบี่ยง x, y ไม่ใช่ด้วยกำลังเลนส์ใกล้วัตถุ

โหมดการถ่ายภาพที่พบมากที่สุดจะรวบรวมอิเล็กตรอนทุติยภูมิพลังงานต่ำ (<50 eV) ที่ถูกขับออกมาจากแถบการนำหรือเวเลนซ์ของอะตอมของตัวอย่างโดยการกระจัดกระจายแบบไม่ยืดหยุ่นกับลำแสงอิเล็กตรอน เนื่องจากมีพลังงานต่ำอิเล็กตรอนเหล่านี้จึงเกิดจากภายในไม่กี่นาโนเมตรใต้พื้นผิวตัวอย่าง [14]อิเล็กตรอนมีการตรวจพบโดยเครื่องตรวจจับ Everhart- ธ อร์น , [30]ซึ่งเป็นประเภทของเลกscintillator - photomultiplierระบบ อิเล็กตรอนทุติยภูมิจะถูกรวบรวมครั้งแรกโดยดึงดูดพวกมันเข้าหากริดที่มีอคติทางไฟฟ้าที่ประมาณ +400 V จากนั้นเร่งต่อไปยังฟอสเฟอร์หรือสซินทิลเลเตอร์ที่มีอคติในเชิงบวกเป็นประมาณ +2,000 โวลต์อิเล็กตรอนทุติยภูมิที่ถูกเร่งตอนนี้มีพลังเพียงพอที่จะทำให้ scintillator เปล่งแสงวาบ (cathodoluminescence) ซึ่งดำเนินการกับโฟโตมัลติเพลเยอร์นอกคอลัมน์ SEM ผ่านท่อแสงและหน้าต่างที่ผนังของห้องเก็บตัวอย่าง ขยายไฟฟ้าสัญญาณเอาท์พุทโดย photomultiplier จะแสดงเป็นสองมิติการกระจายความเข้มที่สามารถดูและถ่ายภาพในแบบอะนาล็อกวิดีโอที่แสดงหรือยัดเยียดให้อะนาล็อกเป็นดิจิตอลแปลงและแสดงและบันทึกเป็นภาพดิจิตอล กระบวนการนี้อาศัยลำแสงหลักที่สแกนแรสเตอร์ ความสว่างของสัญญาณขึ้นอยู่กับจำนวนของอิเล็กตรอนรองถึงเครื่องตรวจจับ ถ้าลำแสงเข้าสู่ตัวอย่างในแนวตั้งฉากกับพื้นผิวบริเวณที่เปิดใช้งานจะมีความสม่ำเสมอกันเกี่ยวกับแกนของลำแสงและอิเล็กตรอนจำนวนหนึ่งจะ "หลบหนี" จากภายในตัวอย่าง เมื่อมุมตกกระทบเพิ่มขึ้นปริมาณปฏิสัมพันธ์จะเพิ่มขึ้นและระยะ "หลบหนี" ของด้านใดด้านหนึ่งของลำแสงจะลดลงส่งผลให้มีการปล่อยอิเล็กตรอนทุติยภูมิออกจากตัวอย่างมากขึ้น ดังนั้นพื้นผิวและขอบที่ลาดชันจึงมักจะสว่างกว่าพื้นผิวเรียบซึ่งส่งผลให้ภาพมีลักษณะสามมิติที่กำหนดไว้อย่างชัดเจน การใช้สัญญาณของภาพอิเล็กตรอนทุติยภูมิที่มีความละเอียดน้อยกว่า 0.5 นาโนเมตรเป็นไปได้

การเปรียบเทียบเทคนิค SEM ด้าน
บน: การวิเคราะห์อิเล็กตรอนแบบกระจัดกระจาย - องค์ประกอบ
ด้านล่าง: การวิเคราะห์อิเล็กตรอนทุติยภูมิ - ภูมิประเทศ

แบ็คกราวด์อิเล็กตรอน (BSE) ประกอบด้วยอิเล็กตรอนพลังงานสูงที่เกิดในลำอิเล็กตรอนซึ่งสะท้อนกลับหรือกระจัดกระจายออกจากปริมาตรปฏิสัมพันธ์ของชิ้นงานตัวอย่างโดยปฏิกิริยาการกระเจิงแบบยืดหยุ่นกับอะตอมของตัวอย่าง เนื่องจากองค์ประกอบที่มีน้ำหนักมาก (เลขอะตอมสูง) ทำให้อิเล็กตรอนกระเด็นกลับรุนแรงกว่าองค์ประกอบที่มีน้ำหนักเบา (เลขอะตอมต่ำ) จึงดูสว่างกว่าในภาพ BSE จึงถูกใช้เพื่อตรวจจับความเปรียบต่างระหว่างพื้นที่ที่มีองค์ประกอบทางเคมีต่างกัน [14]เครื่องตรวจจับ Everhart-Thornley ซึ่งโดยปกติจะอยู่ในตำแหน่งด้านใดด้านหนึ่งของชิ้นงานทดสอบไม่มีประสิทธิภาพในการตรวจจับอิเล็กตรอนที่กระจัดกระจายเนื่องจากมีอิเล็กตรอนเพียงไม่กี่ตัวที่ถูกปล่อยออกมาในมุมของแข็งที่ถูกระบุโดยเครื่องตรวจจับและเนื่องจากตารางตรวจจับที่มีอคติเป็นบวก มีความสามารถเพียงเล็กน้อยในการดึงดูด BSE พลังงานที่สูงขึ้น เครื่องตรวจจับอิเล็กตรอนแบบส่องกลับโดยเฉพาะจะอยู่ในตำแหน่งเหนือตัวอย่างในการจัดเรียงแบบ "โดนัท" โดยมีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ลำอิเล็กตรอนเพื่อเพิ่มมุมของการเก็บรวบรวมที่เป็นของแข็ง เครื่องตรวจจับ BSE มักเป็นชนิด scintillator หรือเซมิคอนดักเตอร์ เมื่อใช้ชิ้นส่วนทั้งหมดของเครื่องตรวจจับเพื่อรวบรวมอิเล็กตรอนอย่างสมมาตรเกี่ยวกับลำแสงจะเกิดความเปรียบต่างเลขอะตอม อย่างไรก็ตามความเปรียบต่างของภูมิประเทศที่แข็งแกร่งเกิดขึ้นโดยการรวบรวมอิเล็กตรอนที่กระจัดกระจายด้านหลังจากด้านหนึ่งเหนือตัวอย่างโดยใช้เครื่องตรวจจับ BSE แบบไม่สมมาตรแบบกำหนดทิศทาง ความเปรียบต่างที่เกิดขึ้นจะปรากฏเป็นการส่องสว่างของภูมิประเทศจากด้านนั้น เครื่องตรวจจับเซมิคอนดักเตอร์สามารถสร้างในส่วนแนวรัศมีที่สามารถเปลี่ยนเข้าหรือออกเพื่อควบคุมประเภทของคอนทราสต์ที่ผลิตและทิศทางของมัน

นอกจากนี้ยังสามารถใช้อิเล็กตรอนย้อนกลับเพื่อสร้างภาพการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอนย้อนกลับ ( EBSD ) ที่สามารถใช้เพื่อกำหนดโครงสร้างการตกผลึกของชิ้นงานได้

ลักษณะของหัววัดของ SEM ซึ่งเป็นอิเล็กตรอนที่มีพลังทำให้เหมาะอย่างยิ่งกับการตรวจสอบคุณสมบัติทางแสงและอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ อิเล็กตรอนพลังงานสูงจากลำแสง SEM จะฉีดพาหะของประจุเข้าไปในสารกึ่งตัวนำ ดังนั้นอิเล็กตรอนคานสูญเสียพลังงานโดยการส่งเสริมอิเล็กตรอนจากวงวาเลนเข้าไปในการนำวงดนตรีทิ้งไว้ข้างหลังหลุม

ในวัสดุแบนด์แก็ปโดยตรงการรวมตัวกันใหม่ของคู่อิเล็กตรอน - รูเหล่านี้จะส่งผลให้เกิด cathodoluminescence ถ้าตัวอย่างมีสนามไฟฟ้าภายในเช่นมีอยู่ที่ทางแยก pnการฉีดลำแสง SEM ของพาหะจะทำให้กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำลำแสงอิเล็กตรอน (EBIC) ไหล Cathodoluminescence และ EBIC เรียกว่าเทคนิค "การฉีดลำแสง" และเป็นหัววัดที่มีประสิทธิภาพมากสำหรับพฤติกรรมออปโตอิเล็กทรอนิกส์ของเซมิคอนดักเตอร์โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาคุณสมบัติและข้อบกพร่องระดับนาโน

การซ้อนทับของ cathodoluminescence สีบนภาพ SEM ของ โพลีคริสตัลInGaN ช่องสีน้ำเงินและสีเขียวแสดงถึงสีจริงช่องสีแดงสอดคล้องกับการปล่อยรังสี UV

Cathodoluminescenceการปล่อยแสงเมื่ออะตอมที่ถูกกระตุ้นด้วยอิเล็กตรอนพลังงานสูงกลับสู่สถานะพื้นคล้ายกับการเรืองแสงที่เหนี่ยวนำด้วยรังสียูวีและวัสดุบางชนิดเช่นสังกะสีซัลไฟด์และสีย้อมเรืองแสงบางชนิดแสดงปรากฏการณ์ทั้งสอง ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมา cathodoluminescence มีประสบการณ์มากที่สุดเนื่องจากการเปล่งแสงจากพื้นผิวด้านในของหลอดรังสีแคโทดในโทรทัศน์และจอภาพ CRT ของคอมพิวเตอร์ ใน SEM เครื่องตรวจจับ CL จะรวบรวมแสงทั้งหมดที่ปล่อยออกมาจากชิ้นงานหรือสามารถวิเคราะห์ความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมาจากชิ้นงานและแสดงสเปกตรัมการแผ่รังสีหรือภาพการกระจายตัวของ cathodoluminescence ที่ปล่อยออกมาจากชิ้นงานในสีจริง

ลักษณะรังสีเอกซ์ที่มีการผลิตโดยการทำงานร่วมกันของอิเล็กตรอนกับตัวอย่างนอกจากนี้ยังอาจถูกตรวจพบใน SEM พร้อมสำหรับการใช้พลังงานกระจาย X-ray สเปกโทรสโกหรือความยาวคลื่นกระจายสเปกโทรสโกเอ็กซ์เรย์ การวิเคราะห์สัญญาณเอ็กซเรย์อาจใช้เพื่อทำแผนที่การกระจายและประมาณความอุดมสมบูรณ์ขององค์ประกอบในตัวอย่าง

วิดีโอที่แสดงช่วงการขยายที่ใช้งานได้จริงโดยทั่วไปของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดที่ออกแบบมาสำหรับชิ้นงานทางชีววิทยา วิดีโอเริ่มต้นที่ 25 ×ประมาณ 6 มมทั่วทั้งสนามของมุมมองและซูมใน 12000 ×ประมาณ 12  ไมโครเมตรทั่วทั้งสนามในมุมมองของ วัตถุทรงกลมที่มีลูกปัดแก้วที่มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 10 ไมโครเมตรคล้ายเส้นผ่าศูนย์กลางกับ เซลล์เม็ดเลือดแดง

SEM ไม่ได้เป็นกล้องและเครื่องตรวจจับไม่ได้อย่างต่อเนื่องภาพขึ้นรูปเหมือนCCDอาร์เรย์หรือภาพยนตร์ ซึ่งแตกต่างจากระบบออปติคอลความละเอียดจะไม่ถูก จำกัด ด้วยขีด จำกัด การเลี้ยวเบนความละเอียดของเลนส์หรือกระจกหรือความละเอียดของอาร์เรย์ของเครื่องตรวจจับ เลนส์โฟกัสอาจมีขนาดใหญ่และหยาบและตัวตรวจจับ SE มีขนาดเท่ากำปั้นและตรวจจับกระแสได้ง่าย แต่ความละเอียดเชิงพื้นที่ของ SEM ขึ้นอยู่กับขนาดของจุดอิเล็กตรอนซึ่งจะขึ้นอยู่กับทั้งความยาวคลื่นของอิเล็กตรอนและระบบแสงอิเล็กตรอนที่สร้างลำแสงสแกน ความละเอียดยังถูก จำกัด ด้วยขนาดของปริมาตรปฏิสัมพันธ์ปริมาตรของวัสดุตัวอย่างที่มีปฏิสัมพันธ์กับลำแสงอิเล็กตรอน ขนาดจุดและปริมาตรปฏิสัมพันธ์มีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับระยะห่างระหว่างอะตอมดังนั้นความละเอียดของ SEM จึงไม่สูงพอที่จะถ่ายภาพอะตอมแต่ละตัวได้อย่างที่เป็นไปได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) SEM มีข้อได้เปรียบในการชดเชยรวมถึงความสามารถในการสร้างภาพพื้นที่ขนาดใหญ่ของชิ้นงานทดสอบ ความสามารถในการถ่ายภาพวัสดุจำนวนมาก (ไม่ใช่แค่ฟิล์มบาง ๆ หรือฟอยล์) และโหมดการวิเคราะห์ที่หลากหลายสำหรับการวัดองค์ประกอบและคุณสมบัติของชิ้นงานทดสอบ ความละเอียดอาจตกอยู่ระหว่างน้อยกว่า 1 นาโนเมตรถึง 20 นาโนเมตรทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเครื่องมือ ในปี 2009 SEM แบบเดิมที่มีความละเอียดสูงที่สุดในโลก (≤30 kV) สามารถเข้าถึงความละเอียดจุด 0.4 นาโนเมตรโดยใช้เครื่องตรวจจับอิเล็กตรอนทุติยภูมิ [31]

SEM ทั่วไปจำเป็นต้องถ่ายภาพตัวอย่างภายใต้สุญญากาศเนื่องจากบรรยากาศของก๊าซแพร่กระจายอย่างรวดเร็วและลดทอนลำแสงอิเล็กตรอน ด้วยเหตุนี้ตัวอย่างที่ก่อให้เกิดไอจำนวนมากเช่นตัวอย่างชีวภาพที่เปียกหรือหินที่มีน้ำมันจึงต้องทำให้แห้งหรือแช่แข็งด้วยความเย็น กระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนเฟสเช่นการทำให้แห้งของกาวหรือการหลอมโลหะผสมการขนส่งของเหลวปฏิกิริยาทางเคมีและระบบก๊าซอากาศที่เป็นของแข็งโดยทั่วไปไม่สามารถสังเกตได้ด้วย SEM สุญญากาศสูงแบบเดิม ในสิ่งแวดล้อม SEM (ESEM) ห้องจะถูกอพยพออกจากอากาศ แต่ไอน้ำยังคงอยู่ใกล้กับความดันอิ่มตัวและความดันตกค้างยังค่อนข้างสูง สิ่งนี้ช่วยให้สามารถวิเคราะห์ตัวอย่างที่มีน้ำหรือสารระเหยอื่น ๆ ด้วย ESEM การสังเกตแมลงที่มีชีวิตเป็นไปได้ [32]

การพัฒนาเชิงพาณิชย์ครั้งแรกของ ESEM ในช่วงปลายทศวรรษ 1980 [33] [34]อนุญาตให้สังเกตตัวอย่างได้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นก๊าซความดันต่ำ (เช่น 1–50 Torrหรือ 0.1–6.7 kPa) และความชื้นสัมพัทธ์สูง (สูงถึง 100%) . สิ่งนี้เกิดขึ้นได้โดยการพัฒนาเครื่องตรวจจับอิเล็กตรอนแบบทุติยภูมิ[35] [36] ที่สามารถทำงานในที่ที่มีไอน้ำและโดยการใช้รูรับแสง จำกัด ความดันด้วยการสูบน้ำที่แตกต่างกันในเส้นทางของลำแสงอิเล็กตรอนเพื่อแยก บริเวณสุญญากาศ (รอบปืนและเลนส์) จากห้องเก็บตัวอย่าง ESEM เชิงพาณิชย์เครื่องแรกผลิตโดย ElectroScan Corporation ในสหรัฐอเมริกาในปี 2531 ElectroScan ถูกฟิลิปส์เข้าครอบครอง (ซึ่งต่อมาได้ขายแผนกอิเล็กตรอน - ออปติกให้กับ บริษัท FEI) ในปี พ.ศ. 2539 [37]

ESEM มีประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับวัสดุที่ไม่ใช่โลหะและวัสดุชีวภาพเนื่องจากไม่จำเป็นต้องเคลือบด้วยคาร์บอนหรือทอง พลาสติกและอีลาสโตเมอร์ที่ไม่เคลือบผิวสามารถตรวจสอบได้เป็นประจำเช่นเดียวกับตัวอย่างทางชีวภาพที่ไม่ได้เคลือบ สิ่งนี้มีประโยชน์เนื่องจากการเคลือบสามารถย้อนกลับได้ยากอาจปกปิดคุณสมบัติเล็ก ๆ บนพื้นผิวของตัวอย่างและอาจลดคุณค่าของผลลัพธ์ที่ได้ การวิเคราะห์ด้วยรังสีเอกซ์ทำได้ยากด้วยการเคลือบโลหะหนักดังนั้นการเคลือบคาร์บอนจึงถูกนำมาใช้เป็นประจำใน SEM ทั่วไป แต่ ESEM ทำให้สามารถทำการวิเคราะห์ X-ray microanalysis บนชิ้นงานที่ไม่ผ่านการเคลือบผิวได้ อย่างไรก็ตามบางส่วนที่เฉพาะเจาะจงสำหรับสิ่งประดิษฐ์ ESEM ถูกนำมาใช้ในการวิเคราะห์ด้วยรังสีเอ็กซ์ ESEM อาจเป็นที่ต้องการสำหรับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของตัวอย่างที่ไม่ซ้ำกันจากการกระทำทางอาญาหรือทางแพ่งซึ่งการวิเคราะห์ทางนิติวิทยาศาสตร์อาจต้องทำซ้ำโดยผู้เชี่ยวชาญหลายคน มันเป็นไปได้ที่จะศึกษาตัวอย่างในของเหลวที่มี ESEM หรือกับคนอื่น ๆของเหลวเฟสกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนวิธี [38]

นอกจากนี้ SEM ยังสามารถใช้ในโหมดการส่งข้อมูลได้โดยเพียงแค่รวมเครื่องตรวจจับที่เหมาะสมไว้ด้านล่างส่วนชิ้นงานแบบบาง [39]ตรวจจับที่มีอยู่สำหรับฟิลด์สดใสฟิลด์เข้มเช่นเดียวกับการตรวจจับแบ่งกลางสนามเพื่อมุมสูงวงแหวนสนามมืด แม้จะมีความแตกต่างในการใช้เครื่องมือเทคนิคนี้ยังคงปกติจะเรียกว่ากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสแกน (STEM)

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนไม่ได้สร้างภาพสีตามธรรมชาติเนื่องจาก SEM สร้างค่าเดียวต่อพิกเซล ค่านี้สอดคล้องกับจำนวนอิเล็กตรอนที่เครื่องตรวจจับได้รับในช่วงเวลาเล็ก ๆ ของการสแกนเมื่อลำแสงถูกกำหนดเป้าหมายไปที่ตำแหน่งพิกเซล (x, y)

โดยปกติตัวเลขเดียวนี้จะแสดงสำหรับแต่ละพิกเซลตามระดับสีเทาโดยสร้างเป็นภาพ "ขาวดำ" [40]อย่างไรก็ตามมีการใช้หลายวิธีในการถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสี [41]

สีเท็จโดยใช้เครื่องตรวจจับเดียว

  • สำหรับภาพองค์ประกอบของพื้นผิวเรียบ (โดยทั่วไปคือ BSE):

วิธีที่ง่ายที่สุดในการรับสีคือการเชื่อมโยงกับหมายเลขเดียวนี้เป็นสีที่กำหนดเองโดยใช้ตารางค้นหาสี (เช่นแต่ละระดับสีเทาจะถูกแทนที่ด้วยสีที่เลือก) วิธีการนี้เป็นที่รู้จักกันเป็นสีที่เป็นเท็จ ในภาพ BSE อาจมีการใช้สีเท็จเพื่อแยกแยะระยะต่างๆของตัวอย่างได้ดีขึ้น [42]

  • บนภาพพื้นผิวที่มีพื้นผิว:

อีกทางเลือกหนึ่งในการแทนที่ระดับสีเทาแต่ละระดับด้วยสีตัวอย่างที่สังเกตโดยลำแสงเฉียงช่วยให้นักวิจัยสามารถสร้างภาพภูมิประเทศโดยประมาณได้ (ดูหัวข้อเพิ่มเติม"การเรนเดอร์โฟโตเมตริก 3 มิติจากภาพ SEM ภาพเดียว" ) จากนั้นภูมิประเทศดังกล่าวสามารถประมวลผลโดยอัลกอริธึมการเรนเดอร์ 3 มิติเพื่อการแสดงผลพื้นผิวที่เป็นธรรมชาติมากขึ้น

การระบายสีภาพ SEM

บ่อยครั้งที่ภาพ SEM ที่เผยแพร่มักมีสีเทียม [42]สิ่งนี้อาจทำได้เพื่อผลด้านความสวยงามเพื่อชี้แจงโครงสร้างหรือเพื่อเพิ่มลักษณะที่เหมือนจริงให้กับตัวอย่าง[43]และโดยทั่วไปแล้วจะไม่เพิ่มข้อมูลเกี่ยวกับชิ้นงาน [44]

การระบายสีอาจทำได้ด้วยตนเองด้วยซอฟต์แวร์แก้ไขภาพหรือกึ่งอัตโนมัติด้วยซอฟต์แวร์เฉพาะโดยใช้คุณลักษณะการตรวจจับหรือการแบ่งส่วนเชิงวัตถุ [45]

สีที่สร้างขึ้นโดยใช้เครื่องตรวจจับอิเล็กตรอนหลายตัว

ในการกำหนดค่าบางอย่างจะมีการรวบรวมข้อมูลเพิ่มเติมต่อพิกเซลบ่อยครั้งโดยใช้ตัวตรวจจับหลายตัว [46]

ดังตัวอย่างทั่วไปเครื่องตรวจจับอิเล็กตรอนทุติยภูมิและเครื่องตรวจจับอิเล็กตรอนแบบกระจายแสงจะถูกซ้อนทับและมีการกำหนดสีให้กับภาพแต่ละภาพที่จับโดยเครื่องตรวจจับแต่ละภาพ[47] [48]โดยผลลัพธ์สุดท้ายของภาพสีรวมที่สีมีความสัมพันธ์กับความหนาแน่น ของส่วนประกอบ วิธีนี้เรียกว่า SEM สีขึ้นอยู่กับความหนาแน่น (DDC-SEM) ไมโครกราฟที่ผลิตโดย DDC-SEM จะเก็บข้อมูลภูมิประเทศซึ่งจับได้ดีกว่าโดยเครื่องตรวจจับอิเล็กตรอนทุติยภูมิและรวมเข้ากับข้อมูลเกี่ยวกับความหนาแน่นซึ่งได้รับจากเครื่องตรวจจับอิเล็กตรอนที่กระจัดกระจาย [49] [50]

สัญญาณวิเคราะห์ตามโฟตอนที่สร้างขึ้น

การวัดพลังงานของโฟตอนที่ปล่อยออกมาจากชิ้นงานเป็นวิธีการทั่วไปเพื่อให้ได้ความสามารถในการวิเคราะห์ ตัวอย่าง ได้แก่เครื่องตรวจจับรังสีเอกซ์แบบกระจายพลังงาน (EDS) ที่ใช้ในการวิเคราะห์องค์ประกอบและระบบกล้องจุลทรรศน์ cathodoluminescence (CL) ที่วิเคราะห์ความเข้มและสเปกตรัมของการเรืองแสงที่เกิดจากอิเล็กตรอนในตัวอย่างทางธรณีวิทยา (เช่น) ในระบบ SEM โดยใช้เครื่องตรวจจับเหล่านี้เป็นเรื่องปกติที่จะใช้รหัสสีสัญญาณพิเศษเหล่านี้และซ้อนทับในภาพสีเดียวเพื่อให้สามารถมองเห็นความแตกต่างในการกระจายของส่วนประกอบต่างๆของชิ้นงานทดสอบได้อย่างชัดเจนและเปรียบเทียบได้ อีกทางเลือกหนึ่งภาพอิเล็กตรอนทุติยภูมิมาตรฐานสามารถรวมเข้ากับแชนเนลองค์ประกอบหนึ่งหรือหลายช่องเพื่อให้สามารถเปรียบเทียบโครงสร้างและองค์ประกอบของชิ้นงานได้ ภาพดังกล่าวสามารถทำได้ในขณะที่ยังคงความสมบูรณ์ของข้อมูลสัญญาณต้นฉบับซึ่งไม่มีการแก้ไข แต่อย่างใด

SEM ไม่ได้ให้ภาพ 3 มิติที่ขัดกับSPMโดยธรรมชาติ อย่างไรก็ตามข้อมูล 3 มิติสามารถรับได้โดยใช้ SEM ด้วยวิธีการต่างๆดังนี้

การสร้าง 3D SEM ใหม่จากคู่สเตอริโอ

  • ถ่ายภาพเป็นวิธีที่ถูกต้อง metrologically มากที่สุดที่จะนำสามมิติให้กับภาพ SEM [42]ตรงกันข้ามกับวิธีโฟโตเมตริก (ย่อหน้าถัดไป) โฟโตแกรมเมตรีคำนวณความสูงสัมบูรณ์โดยใช้วิธีการหารูปสามเหลี่ยม ข้อเสียคือใช้งานได้ก็ต่อเมื่อมีพื้นผิวขั้นต่ำและต้องได้มาสองภาพจากสองมุมที่ต่างกันซึ่งหมายถึงการใช้พื้นที่เอียง ( Photogrammetryคือการทำงานของซอฟต์แวร์ที่คำนวณการเปลี่ยนแปลง (หรือ "ความเหลื่อมล้ำ") สำหรับแต่ละพิกเซลระหว่างภาพด้านซ้ายและภาพด้านขวาของคู่เดียวกันความเหลื่อมล้ำดังกล่าวสะท้อนถึงความสูงในพื้นที่)

การสร้าง Photometric 3D SEM จากเครื่องตรวจจับสี่ส่วนโดย "รูปร่างจากการแรเงา"

โดยทั่วไปวิธีนี้จะใช้เครื่องตรวจจับ BSE แบบสี่ส่วน (หรือสำหรับผู้ผลิตรายเดียวคือเครื่องตรวจจับ 3 ส่วน) กล้องจุลทรรศน์สร้างภาพสี่ภาพของตัวอย่างเดียวกันในเวลาเดียวกันดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีการเอียงของตัวอย่าง วิธีนี้ให้มิติข้อมูล 3 มิติเชิงมาตรวิทยาเท่าที่ความชันของชิ้นงานยังคงสมเหตุสมผล [42]ผู้ผลิต SEM ส่วนใหญ่ในปัจจุบัน (2018) นำเสนอเครื่องตรวจจับ BSE ในตัวหรือแบบสี่ส่วนเสริมเช่นนี้พร้อมกับซอฟต์แวร์ที่เป็นกรรมสิทธิ์เพื่อคำนวณภาพ 3 มิติแบบเรียลไทม์ [52]

วิธีการอื่น ๆ ใช้วิธีที่ซับซ้อนกว่า (และบางครั้งก็ใช้ GPU มาก) เช่นอัลกอริธึมการประมาณค่าที่เหมาะสมที่สุดและให้ผลลัพธ์ที่ดีกว่ามาก[53]ด้วยต้นทุนของความต้องการพลังงานคอมพิวเตอร์ที่สูง

ในทุกกรณีแนวทางนี้ทำงานโดยการรวมความชันดังนั้นความลาดชันและระยะยื่นในแนวตั้งจึงถูกละเว้น ตัวอย่างเช่นถ้าทรงกลมทั้งหมดตั้งอยู่บนพื้นราบจะเห็นว่าส่วนบนของซีกโลกด้านบนโผล่ออกมาเหนือพื้นราบทำให้ความสูงของปลายทรงกลมผิดไป ความโดดเด่นของผลกระทบนี้ขึ้นอยู่กับมุมของเครื่องตรวจจับ BSE ที่เกี่ยวข้องกับตัวอย่าง แต่เครื่องตรวจจับเหล่านี้มักจะอยู่รอบ ๆ (และใกล้กับ) ลำแสงอิเล็กตรอนดังนั้นผลกระทบนี้จึงเกิดขึ้นบ่อยมาก

การเรนเดอร์โฟโตเมตริก 3 มิติจากภาพ SEM เดียว

วิธีนี้ต้องใช้ภาพ SEM ที่ได้ในแสงมุมต่ำเฉียง จากนั้นระดับสีเทาจะถูกตีความว่าเป็นความลาดชันและความลาดชันรวมเข้าด้วยกันเพื่อฟื้นฟูภูมิประเทศของชิ้นงาน วิธีนี้น่าสนใจสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพการมองเห็นและการตรวจจับรูปร่างและตำแหน่งของวัตถุ อย่างไรก็ตามโดยปกติแล้วไม่สามารถปรับเทียบความสูงในแนวตั้งได้ตรงกันข้ามกับวิธีการอื่น ๆ เช่นการวัดแสง [42]

การสร้าง 3D SEM ประเภทอื่น ๆ

  • การสร้างใหม่แบบผกผันโดยใช้แบบจำลองเชิงโต้ตอบของวัสดุอิเล็กตรอน[54] [55]
  • สแต็กในแนวตั้งของไมโครกราฟ SEM พร้อมซอฟต์แวร์ประมวลผลภาพ[56]
  • การสร้างใหม่หลายความละเอียดโดยใช้ไฟล์ 2D เดียว: การสร้างภาพ 3 มิติคุณภาพสูงอาจเป็นทางออกที่ดีที่สุดสำหรับการเปิดเผยความซับซ้อนของสื่อที่มีรูพรุน แต่การได้มานั้นมีค่าใช้จ่ายสูงและใช้เวลานาน ในทางกลับกันภาพ 2D SEM คุณภาพสูงมีให้บริการอย่างกว้างขวาง เมื่อเร็ว ๆ นี้มีการนำเสนอวิธีการสร้างภาพใหม่แบบสามขั้นตอนหลายขั้นตอนแบบหลายขั้นตอนซึ่งใช้ภาพ 2 มิติโดยตรงเพื่อพัฒนาโมเดล 3 มิติ วิธีนี้อาศัย Shannon Entropy และการจำลองแบบมีเงื่อนไขสามารถใช้กับวัสดุที่อยู่กับที่ส่วนใหญ่ที่มีอยู่และสามารถสร้างแบบจำลอง 3 มิติแบบสุ่มได้หลายแบบโดยใช้ส่วนบาง ๆ เพียงไม่กี่ส่วน [57] [58] [59]
  • Ion-abrasion SEM (IA-SEM) เป็นวิธีการถ่ายภาพ 3 มิติระดับนาโนที่ใช้ลำแสงแกลเลียมที่โฟกัสเพื่อขัดผิวชิ้นงานซ้ำ ๆ ครั้งละ 20 นาโนเมตร จากนั้นจะสแกนพื้นผิวแต่ละส่วนเพื่อรวบรวมภาพ 3 มิติ [60] [61]

การใช้งาน 3D SEM

การประยุกต์ใช้อย่างหนึ่งที่เป็นไปได้คือการวัดความหยาบของผลึกน้ำแข็ง วิธีนี้สามารถรวม SEM สภาพแวดล้อมที่มีความดันผันแปรและความสามารถแบบ 3 มิติของ SEM เพื่อวัดความหยาบของผลึกน้ำแข็งแต่ละด้านแปลงเป็นแบบจำลองคอมพิวเตอร์และทำการวิเคราะห์ทางสถิติเพิ่มเติมในแบบจำลอง [62]การวัดอื่น ๆ ได้แก่ มิติเศษส่วนการตรวจสอบพื้นผิวที่แตกหักของโลหะการแสดงลักษณะเฉพาะของวัสดุการวัดการกัดกร่อนและการวัดมิติในระดับนาโน (ความสูงขั้นปริมาตรมุมความเรียบอัตราส่วนแบริ่งความแตกต่างของโครงสร้างร่วม ฯลฯ ) [ ต้องการอ้างอิง ]

ต่อไปนี้เป็นตัวอย่างของภาพที่ถ่ายโดยใช้ SEM

  1. ^ Stokes เด๊บบี้เจ (2008) หลักการและการปฏิบัติของความดันตัวแปรสิ่งแวดล้อมกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (VP-ESEM) ชิชิสเตอร์: John Wiley & Sons ISBN 978-0470758748.
  2. ^ McMullan, D. (2549). "กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ค.ศ. 1928–1965" . การสแกน 17 (3): 175–185 ดอย : 10.1002 / sca.4950170309 . PMC  2496789
  3. ^ McMullan, D. (1988). "ฟอนอาร์เดนและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด". Proc Roy Microsc Soc . 23 : 283–288
  4. ^ Knoll, สูงสุด (2478) "Aufladepotentiel und Sekundäremission elektronenbestrahlter Körper". Zeitschrift für Technische Physik . 16 : 467–475
  5. ^ von Ardenne M. การปรับปรุงในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน GB 511204 , วันที่จัดประชุม (เยอรมนี) 18 กุมภาพันธ์ 2480
  6. ^ ฟอน Ardenne, Manfred (1938) “ Das Elektronen-Rastermikroskop. Theoretische Grundlagen”. Zeitschrift für Physik (in เยอรมัน). 109 (9–10): 553–572 Bibcode : 1938ZPhy..109..553V . ดอย : 10.1007 / BF01341584 .
  7. ^ ฟอน Ardenne, Manfred (1938) “ Das Elektronen-Rastermikroskop. Praktische Ausführung”. Zeitschrift für Technische Physik (in เยอรมัน). 19 : 407–416
  8. ^ Zworykin VA, Hillier J, Snyder RL (1942) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ASTM Bull 117, 15–23
  9. ^ McMullan, D. (1953). "กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดที่ปรับปรุงแล้วสำหรับชิ้นงานทึบแสง". การดำเนินการของ IEE - Part II: วิศวกรไฟฟ้า 100 (75): 245–256 ดอย : 10.1049 / pi-2.1953.0095 .
  10. ^ Oatley CW, Nixon WC, Pease RFW (1965) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน Adv Electronics Electron Phys 21, 181–247
  11. ^ Smith KCA, Oatley, CW (1955) "กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดและสาขาการประยุกต์ใช้งาน" วารสารฟิสิกส์ประยุกต์ของอังกฤษ . 6 (11): 391–399 Bibcode : 1955BJAP .... 6..391S . ดอย : 10.1088 / 0508-3443 / 6/11/304 .CS1 maint: หลายชื่อ: รายชื่อผู้เขียน ( ลิงค์ )
  12. ^ Wells OC (1957) การสร้างกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดและการประยุกต์ใช้ในการศึกษาเส้นใย ดุษฎีนิพนธ์ปริญญาเอกมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์
  13. ^ Suzuki, E. (2002). "กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดความละเอียดสูงของเซลล์ที่ติดฉลากอิมมูโนโกลด์โดยการใช้ออสเมียมเคลือบพลาสมาบาง ๆ ". วารสารจุลทรรศน์ . 208 (3): 153–157 ดอย : 10.1046 / j.1365-2818.2002.01082.x . PMID  12460446 .
  14. ^ โกลด์สตีน, GI; นิวเบอรี, เดลาแวร์; เอชลิน, ป.; จอย DC; ฟิโอริ, ค.; Lifshin, E. (1981). กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและ X-ray microanalysis นิวยอร์ก: Plenum Press ISBN 978-0-306-40768-0.
  15. ^ เซลิกแมน, อาร์โนลด์เอ็ม; Wasserkrug ฮันนาห์แอล; Hanker, Jacob S. (1966). "วิธีการย้อมสีใหม่เพื่อเพิ่มความคมชัดของเยื่อไขมันที่มีและหยดน้ำในเนื้อเยื่อออสเมียม tetroxide คงมี osmiophilic thiocarbohydrazide (TCH)" วารสารชีววิทยาของเซลล์ . 30 (2): 424–432 ดอย : 10.1083 / jcb.30.2.424 . PMC  2106998 PMID  4165523
  16. ^ มาลิกลินดาอี.; วิลสันริชาร์ดบี; สเต็ตสันเดวิด (2518) "ขั้นตอนการดัดแปลง Thiocarbohydrazide สำหรับการสแกนด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน: การใช้งานเป็นประจำสำหรับเนื้อเยื่อปกติพยาธิวิทยาหรือการทดลอง" Biotechnic & Histochemistry 50 (4): 265–269 ดอย : 10.3109 / 10520297509117069 . PMID  1103373
  17. ^ Hortolà, Policarp (2005). "การตรวจ SEM ของเซลล์เม็ดเลือดแดงของมนุษย์ในคราบเลือดที่ไม่เคลือบผิวบนหิน: การใช้แบบเดิมเป็น SEM ที่มีลักษณะคล้ายสิ่งแวดล้อมในเนื้อเยื่อชีวภาพที่อ่อนนุ่ม วารสารจุลทรรศน์ . 218 (2): 94–103 ดอย : 10.1111 / j.1365-2818.2005.01477.x . PMID  15857371
  18. ^ Hortolà, Policarp (2015). "การประเมินการใช้แบบจำลองสังเคราะห์สำหรับการระบุ SEM ของคราบเลือด (โดยเน้นที่สิ่งประดิษฐ์ทางโบราณคดีและชาติพันธุ์วรรณนา)" กล้องจุลทรรศน์และ microanalysis 21 (6): 1504–1513 รหัสไปรษณีย์ : 2015MiMic..21.1504H . ดอย : 10.1017 / S1431927615014920 . PMID  26522368
  19. ^ คอนราดไซเลอร์; โจนส์, เอมิลี่ลีนา; Newsome, Seth D. ; Schwartz, Douglas W. (2016). "ไอโซโทปของกระดูกเปลือกไข่และการเลี้ยงไก่งวงที่ Arroyo Hondo Pueblo". วารสารโบราณคดีศาสตร์: รายงาน . 10 : 566–574 ดอย : 10.1016 / j.jasrep.2016.06.016 .
  20. ^ เจฟฟรีซีอี; อ่าน, ND (1991). "กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดโดยรอบและอุณหภูมิต่ำ" ใน Hall, JL; Hawes, CR (eds.) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของเซลล์พืช . ลอนดอน: สำนักพิมพ์วิชาการ. หน้า 313–413 ISBN 978-0-12-318880-9.
  21. ^ คาร์นอฟสกี, MJ (2508) "เป็นไฮด์-glutaraldehyde ตรึงของ osmolality สูงสำหรับการใช้งานในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน" (PDF) วารสารชีววิทยาของเซลล์ . 27 (2): 1A – 149A JSTOR  1604673
  22. ^ เคียร์แนนจา (2543). "ฟอร์มาลดีไฮด์ฟอร์มาลินพาราฟอร์มัลดีไฮด์และกลูตารัลดีไฮด์: มันคืออะไรและทำอะไร" . ไมโครสโคปวันนี้ . พ.ศ. 2543 (1): 8–12. ดอย : 10.1017 / S1551929500057060 .
  23. ^ รัสเซล, SD; Daghlian, CP (1985). "การสังเกตการณ์ด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดในส่วนของเนื้อเยื่อชีวภาพที่ห่อหุ้มไว้: การเปรียบเทียบตัวยึดที่แตกต่างกันและวัสดุฝังตัว" วารสารเทคนิคการใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน . 2 (5): 489–495 ดอย : 10.1002 / jemt.1060020511 .
  24. ^ แชนด์เลอร์ดักลาสอี; Roberson, Robert W. (2009). Bioimaging: แนวคิดในปัจจุบันแสงและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน Sudbury, Mass: สำนักพิมพ์ Jones and Bartlett ISBN 9780763738747.
  25. ^ ฟอล์กเนอร์, คริสติน; และคณะ (2551). "Peeking into Pit Fields: A Multiple Twinning Model of Secondary Plasmodesmata Formation in Tobacco" . เซลล์พืช . 20 (6): 1504–18 ดอย : 10.1105 / tpc.107.056903 . PMC  2483367 . PMID  18667640
  26. ^ เวอร์จิ้น WP; Erbe, EF (1994). "ผลึกหิมะ: จับเกล็ดหิมะสำหรับการสังเกตด้วยอุณหภูมิต่ำกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน" การสแกน 16 (Suppl. IV): IV88.
  27. ^ บาร์นส์, PRF; มัลวานีย์, ร.; วูล์ฟ, EW; โรบินสันเคเอ (2545). "เทคนิคการตรวจน้ำแข็งขั้วโลกโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด". วารสารจุลทรรศน์ . 205 (2): 118–124 ดอย : 10.1046 / j.0022-2720.2001.00981.x . PMID  11879426
  28. ^ Hindmarsh, JP; รัสเซล AB; เฉิน XD (2007) "พื้นฐานของการพ่นอาหารแช่แข็ง - โครงสร้างจุลภาคของละอองเยือกแข็ง" วารสารวิศวกรรมการอาหาร . 78 (1): 136–150 ดอย : 10.1016 / j.jfoodeng.2005.09.011 .
  29. ^ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนความละเอียดสูงพิเศษ SU9000
  30. ^ เอเวอร์ฮาร์ต TE; ธ อร์นลีย์ RFM (1960) "เครื่องตรวจจับวงกว้างสำหรับไมโคร microampere กระแสพลังงานต่ำอิเล็กตรอน" (PDF) วารสารเครื่องมือวิทยาศาสตร์ . 37 (7): 246–248 รหัสไปรษณีย์ : 1960JScI ... 37..246E . ดอย : 10.1088 / 0950-7671 / 37/7/307 .
  31. ^ ฮิตาชิเปิดตัวในโลกของความละเอียดสูงสุดใน FE-SEM Nanotech ตอนนี้ 31 พฤษภาคม 2554.
  32. ^ ทาคาคุ, ยาสุฮารุ; ซูซูกิฮิโรชิ; โอตะ, อิซาโอะ; สึซึอิ, ทาคามิ; มัตสึโมโตะ, ฮารุโกะ; ชิโมมูระ, มาซึสึงุ; Hariyama, Takahiko (7 มีนาคม 2558). "A 'Nanosuit' โล่พื้นผิวที่ประสบความสำเร็จปกป้องสิ่งมีชีวิตในสูญญากาศสูง: ข้อสังเกตเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ใน FE-SEM" การดำเนินการของ Royal Society of London B: Biological Sciences . 282 (1802): 20142857. ดอย : 10.1098 / rspb.2014.2857 . ISSN  0962-8452 PMC  4344158 . PMID  25631998
  33. ^ Danilatos, GD (1988). "รากฐานของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดสิ่งแวดล้อม". Advances in Electronics and Electron Physics เล่ม 71 . ความก้าวหน้าทางอิเล็กทรอนิกส์และฟิสิกส์อิเล็กตรอน 71 . หน้า 109–250 ดอย : 10.1016 / S0065-2539 (08) 60902-6 . ISBN 9780120146710.
  34. ^ สิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกา 4823006 , Danilatos, Gerasimos D. และ Lewis, George C. , "ระบบตรวจจับสัญญาณการสูบน้ำ / การถ่ายภาพอิเลคตรอนแบบออปติคอลแบบรวมสำหรับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดสิ่งแวดล้อม" ออกเมื่อ 18 เมษายน 1989 
  35. ^ Danilatos, GD (1990). ทฤษฎีของอุปกรณ์ตรวจจับก๊าซใน ESEM ความก้าวหน้าทางอิเล็กทรอนิกส์และฟิสิกส์อิเล็กตรอน 78 . หน้า 1–102 ดอย : 10.1016 / S0065-2539 (08) 60388-1 . ISBN 9780120146789.
  36. ^ สิทธิบัตรของสหรัฐอเมริกา 4785182 , Mancuso, James F.; Maxwell, William B. และ Danilatos, Gerasimos D. , "เครื่องตรวจจับอิเล็กตรอนทุติยภูมิสำหรับใช้ในบรรยากาศก๊าซ" ออกเมื่อ 15 พฤศจิกายน พ.ศ. 2531 
  37. ^ ประวัติของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนปี 1990 sfc.fr
  38. ^ เดอ Jonge, N.; รอสส์เอฟเอ็ม (2554). "กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของตัวอย่างในของเหลว". นาโนเทคโนโลยีธรรมชาติ . 6 (8): 695–704 รหัสไปรษณีย์ : 2003NatMa ... 2..532W . ดอย : 10.1038 / nmat944 . PMID  12872162
  39. ^ ไคลน์, โทเบียส; บูห์, เอ็กเบิร์ต; Frase, Carl G. (2012). TSEM: รีวิวของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนในโหมดเกียร์และการประยุกต์ใช้ ความก้าวหน้าในการถ่ายภาพและฟิสิกส์อิเล็กตรอน 171 . หน้า 297–356 ดอย : 10.1016 / B978-0-12-394297-5.00006-4 . ISBN 9780123942975.
  40. ^ เบอร์เจสเจเรมี (1987) ภายใต้กล้องจุลทรรศน์: เป็นโลกที่ซ่อนเปิดเผย ถ้วยรางวัล น. 11. ISBN 978-0521399401.
  41. ^ แสดงสี 3 มิติและสีที่แท้จริงของคุณในกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนในนิตยสารLab News
  42. ^ a b c d e Mignot, Christophe (2018). "สี (และ 3D) สำหรับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน" ไมโครสโคปวันนี้ . 26 (3): 12–17. ดอย : 10.1017 / S1551929518000482 .
  43. ^ Hortolà, P. (2010). "การใช้สีดิจิทัลเพื่อเพิ่มลักษณะที่สมจริงของ SEM micrographs of bloodstains" ไมครอน . 41 (7): 904–908 ดอย : 10.1016 / j.micron.2010.06.010 . PMID  20638857
  44. ^ "ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน" (PDF) . บริษัท FEI. น. 15 . สืบค้นเมื่อ12 ธันวาคม 2555 .
  45. ^ "วันจันทร์ถัดไปดิจิตอลเซิร์ฟจะเปิดตัวปฏิวัติ SEM ภาพ colorization" วัสดุ AZO 22 มกราคม 2559 . สืบค้นเมื่อ23 มกราคม 2559 .
  46. ^ Antonovsky, A. (1984). "การใช้สีในการสร้างภาพ SEM เพื่อเพิ่มความคมชัด" ไมครอนและ Microscopica Acta 15 (2): 77–84. ดอย : 10.1016 / 0739-6260 (84) 90005-4 .
  47. ^ Danilatos, GD (1986). "บอร์ดสีสำหรับสัญญาณอิเล็กตรอนที่กระจัดกระจายใน SEM" การสแกน 9 (3): 8–18. ดอย : 10.1111 / j.1365-2818.1986.tb04287.x .
  48. ^ Danilatos, GD (1986). "กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดสิ่งแวดล้อมเป็นสี" . วารสารจุลทรรศน์ . 142 : 317–325 ดอย : 10.1002 / sca.4950080104 .
  49. ^ เบอร์ตาซโซ, เอส.; สุภาพบุรุษจ.; Cloyd, KL; เชสเตอร์ AH; Yacoub, MH; สตีเวนส์, MM (2013). "กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนนาโนวิเคราะห์เผยข้อมูลเชิงลึกเข้าไปในพื้นฐานของมนุษย์กลายเป็นปูนเนื้อเยื่อหัวใจและหลอดเลือด" วัสดุธรรมชาติ 12 (6): 576–583 Bibcode : 2013NatMa..12..576B . ดอย : 10.1038 / nmat3627 . hdl : 10044/1/21901 . PMC  5833942 PMID  23603848
  50. ^ เบอร์ตาซโซ, เซร์คิโอ; แม่บ้านซูซานนาห์ CR; Kallepitis, Charalambos; เฟียร์นซาร่าห์; สตีเวนส์มอลลี่เอ็ม; Xie, Hai-nan (9 มิถุนายน 2558). "เส้นใยและโครงสร้างโทรศัพท์มือถือเก็บไว้ในไดโนเสาร์ 75 ล้านปีตัวอย่าง" การสื่อสารธรรมชาติ 6 : 7352. Bibcode : 2015NatCo ... 6.7352B . ดอย : 10.1038 / ncomms8352 . PMC  4468865 PMID  26056764
  51. ^ การสร้าง SEM แบบสเตอริโอโดยใช้ MountainsMap SEM เวอร์ชัน 7.4 บน CPU i7 2600 ที่ 3.4 GHz
  52. ^ บัตเตอร์ฟิลด์นิโคลัส; โรว์, เพนนีเอ็ม; สจ๊วตเอมิลี่; โรเซล, เดวิด; Neshyba, Steven (16 มีนาคม 2017). "ความหยาบของน้ำแข็งสามมิติเชิงปริมาณจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด" . วารสารการวิจัยธรณีฟิสิกส์: บรรยากาศ . 122 (5): 3023–3025 Bibcode : 2017JGRD..122.3023B . ดอย : 10.1002 / 2016JD026094 .
  53. ^ บัตเตอร์ฟิลด์นิโคลัส; โรว์, เพนนีเอ็ม; สจ๊วตเอมิลี่; โรเซล, เดวิด; Neshyba, Steven (16 มีนาคม 2017). "ความหยาบของน้ำแข็งสามมิติเชิงปริมาณจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด" . วารสารการวิจัยธรณีฟิสิกส์: บรรยากาศ . 122 (5): 3025–3041 Bibcode : 2017JGRD..122.3023B . ดอย : 10.1002 / 2016JD026094 .
  54. ^ Baghaei Rad, Leili (2007). “ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนเชิงคำนวณ” . ประชุมนานาชาติเกี่ยวกับพรมแดนของสมบัติและมาตรวิทยา 931 : 512. Bibcode : 2007AIPC..931..512R . ดอย : 10.1063 / 1.2799427 .
  55. ^ แบกแฮราด, ไลลี่; ดาวส์เอียน; เย่จุน; แอดเลอร์เดวิด; Pease, R.Fabian W. (2007). "แบบจำลองโดยประมาณทางเศรษฐศาสตร์สำหรับอิเล็กตรอนที่กระจัดกระจาย" วารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีสุญญากาศ . 25 (6): 2425. Bibcode : 2007JVSTB..25.2425B . ดอย : 10.1116 / 1.2794068 .
  56. ^ Hortolà, Policarp (2010). "การสร้างภาพเคลื่อนไหวแบบ 3 มิติและ 3 มิติของพื้นที่ขนาดเล็กที่มีพื้นผิวไม่เรียบอย่างมากของคราบเลือดจากไมโครกราฟดิจิทัล SEM ที่ไม่อยู่ในโฟกัสบางส่วน" ไมครอน . 41 (1): 1–6. ดอย : 10.1016 / j.micron.2009.04.012 . PMID  19631553
  57. ^ Tahmasebi, Pejman; Javadpour, Farzam; ซาฮิมีมูฮัมหมัด (2558). "Multiscale และการสร้างแบบจำลองของ multiresolution shales และการไหลของพวกเขาและก้านคุณสมบัติ" รายงานทางวิทยาศาสตร์ 5 : 16373. Bibcode : 2015NatSR ... 516373T . ดอย : 10.1038 / srep16373 . PMC  4642334 . PMID  26560178 .
  58. ^ Tahmasebi, Pejman; Javadpour, Farzam; ซาฮิมีมูฮัมหมัด (2558). "ลักษณะสามมิติ Stochastic ของภาพ Shale SEM" การขนส่งในวัสดุพรุน 110 (3): 521–531 ดอย : 10.1007 / s11242-015-0570-1 .
  59. ^ Tahmasebi, Pejman; ซาฮิมีมูฮัมหมัด (2555). "การสร้างสื่อที่มีรูพรุนสามมิติขึ้นใหม่โดยใช้ส่วนบาง ๆ เดียว" . ทางกายภาพรีวิว E 85 (6): 066709. Bibcode : 2012PhRvE..85f6709T . ดอย : 10.1103 / PhysRevE.85.066709 . PMID  23005245
  60. ^ เมอร์ฟี GE; Lowekamp, ​​BC; Zerfas, PM (สิงหาคม 2553). "ไอออนรอยขีดข่วนกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสแกนเผยให้เห็นตับบิดเบี้ยวสัณฐานยลในหมา acidemia methylmalonic" วารสารชีววิทยาโครงสร้าง . 171 (2): 125–32 ดอย : 10.1016 / j.jsb.2010.04.005 . PMC  2885563 PMID  20399866
  61. ^ "มัลติมีเดียแกลลอรี่ - 3-D ถ่ายภาพของเซลล์สัตว์ด้วยไอออนต่อการขัดถู SEM | NSF - มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ" www.nsf.gov .
  62. ^ บัตเตอร์ฟิลด์นิโคลัส; โรว์, เพนนีเอ็ม; สจ๊วตเอมิลี่; โรเซล, เดวิด; Neshyba, Steven (16 มีนาคม 2017). "ความหยาบของน้ำแข็งสามมิติเชิงปริมาณจากกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด" . วารสารการวิจัยธรณีฟิสิกส์: บรรยากาศ . 122 (5): 3023–3041 Bibcode : 2017JGRD..122.3023B . ดอย : 10.1002 / 2016JD026094 .

ทั่วไป
ประวัติศาสตร์
รูปภาพ