Ce sunt microscoapele electronice cu baleiaj si cum functioneaza?

Primele microscoape electronice cu baleiaj, numite si Scanning Electron Microscope (SEM), au fost construite in anul 1935, de catre Max Knoll, la putin timp dupa aparitia celor cu transmisie (TEM). La inceput, intrucat nu erau utilizate lentile condensor pentru micsorarea dimensiunii laterale a fasciculului de electroni pe proba, rezolutia SEM era limitata la o valoare in jurul a 100 µm.

Microscoapele electronice cu baleiaj sunt formate dintr-un tun de electroni si mai multe lentile electromagnetice si aperturi, oarecum similar cu constructia TEM. Desi tunul de electroni este identic, tensiunea de accelerare pentru producerea fasciculului de electroni este cu un ordin de marime mai mic (intre 1 si 40 kV). Totodata, spre deosebire de TEM, fasciculul de electroni este focalizat astfel incat are un diametru foarte redus la suprafata probei, de ordinul nanometrilor (1 - 10 nm).

Totodata, lentilele electromagnetice cu care sunt prevazute aceste microscoape electronice dau forma fasciculului si nu contribuie direct la formarea imaginii, asa cum se intampla in cazul celor cu transmisie.

Pentru a intelege de unde provine denumirea acestor microscoape electronice, trebuie sa intelegem ce este baleierea. Conform DEX, aceasta reprezinta "parcurgerea cu un fascicul electronic a suprafetei ecranului luminiscent al unui tub catodic". Baleierea fasciculului este obtinuta prin intermediul unui sistem de deflexie incorporat in lentila obiectiv. Fasciculul baleiaza linie cu linie pe suprafata probei, astfel incat spotul acopera o arie dreptunghiulara prestabilita.

Cum functioneaza aceste microscoape electronice?

Electronii care sunt emisi in urma interactiunii dintre fasciculul incident si materialul probei sunt colectati de detector si formeaza un curent electric care reprezinta un semnal util in SEM. Dupa ce este amplificat in prealabil, semnalul este folosit pentru reconstructia imaginii suprafetei, prin corelarea fiecarui punct de pe area baleiata cu fiecare punct al imaginii finale, proiectate pe mediul de afisare.

Practic, in cazul acestor microscoape electronice, marirea este reprezentata de raportul dintre dimensiunea liniara a imaginii finale si cea a ariei baleiate pe suprafata probei. Intrucat aria de baleiere poate varia intr-un interval extrem de mare, marirea unui SEM poate fi intre 20 X si nu mai putin de 1.000.000 X. In schimb, rezolutia acestor microscoape depinde de diametrul fasciculului de electroni care baleiaza suprafata, dar si de volumul de interactiune a fasciculului cu materialul probei.

Interactiunea dintre fasciculul de electroni accelerati si material se realizeaza cu ajutorul unor procese de imprastiere elastica, dar si inelastica. Imprastierea elastica duce la formarea electronilor retroimprastiati (backscattered electrons), acestia fiind imprastiati de atomii materialului si pastrand intre 60% si 80% din energia lor initiala. Pe de alta parte, imprastierea inelastica da nastere unor electroni secundari (secondary electrons), care au energii joase (< 50 eV).

Compania Ronexprim, lider inca din 1991 pe piata romaneasca de instrumente de masura si control, aparatura analitica de laborator si echipamente de cantarire electronica, pune la dispozitia clientilor sai numeroase modele de microscoape electronice cu baleiaj. Acestea provin exclusiv de la branduri renumite la nivel international: Quanta^TM, Verios^TM XHR, Aspex Product Group, QEMSCAN, MLA, Apreo, Teneo, Q250 SEM si Explorer 4 Analyzer.