Slide Members TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOÁ HOÁ KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ SEM TEM GVHD ThS Nguyễn Hoàng Minh NHÓM 6 2 Nguyễn Văn Nguyên Trần Thị Minh Nguyệt Trương Thị Minh Châu Nguyễn Đức Tâm Đăng Lê Bá T.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Trang 2NHÓM 6
Nguyễn Văn Nguyên
Trần Thị Minh Nguyệt Trương Thị Minh Châu
Nguyễn Đức Tâm Đăng
Trang 3GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ
I
KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ TRUYỀN QUA
Scanning Electron Microscope
II
KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ QUÉT
Transmission electron microscopy
Trang 4I/ GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ:
ASPERGILLUS NIGER
Kính hiển vi điện tử đầu tiên vào năm 1931
Có độ phân giải hình ảnh cao, có thể phóng đại các vật thể tính bằng nanomet bằng cách sử dụng có kiểm soát các điện tử trong chân không được chụp trên màn hình phát quang
Sử dụng chùm electron được gia tốc làm nguồn chiếu
sáng
Trang 5KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ TRUYỀN QUA (TEM):
II/
5
Trang 601 Giới thiệu chung:
ASPERGILLUS NIGER
Nguyên tắc tạo ảnh của TEM gần giống với kính
hiển vi quang học, điểm khác quan trọng là sử dụng sóng điện tử thay cho sóng ánh sáng và thấu kính từ thay cho thấu kính thủy tinh
Thiết bị hoàn chỉnh đầu tiên vào năm 1938
Trang 702 Cấu tạo của
kính hiển vi truyền qua:
• Súng bắn điện (electron gun)
• Cực dương (anode)
• Thấu kính điện từ (condenser lens)
• Mẫu vật (specimen)
• Vật kính khẩu độ (objective aperture lens)
• Kính trung gian (intermediate lens)
• Ống kính máy chiếu (projector lens)
Trang 803 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG:
Ảnh TEM chủ yếu xuất phát từ khả năng tán xạ điện tử.
Các chế độ tương phản trong TEM:
Tương phản biên độ (Amplitude contrast): Đem lại do hiệu ứng hấp thụ điện tử (do độ dày, do thành phần hóa học) của mẫu vật Kiểu tương phản này có thể gồm tương phản độ dày, t
ương phản nguyên tử khối (trong STEM)
Tương phản pha (Phase contrast): Có nguồn gốc từ việc các điện tử bị tán xạ dưới các góc khác nhau.
Tương phản nhiễu xạ (Diffraction contrast) : Liên quan đến việc các điện tử bị tán xạ theo các hướng khác nhau do tính chất của vật rắn tinh thể Cơ chế này sử dụng trong việc tạo ra các ảnh t
rường sáng và trường tối
Trang 10Ảnh trường sáng (a) và trường tối (b) mẫu hợp kim FeSiBNbCu
Ảnh hiển vi điện tử độ phân giải cao chụp lớp phân cách
Si/SiO2, có thể thấy các lớp nguyên tử Si
Your Picture Here
Your Picture Here
Trang 1104 ỨNG DỤNG
KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ TRUYỀN QUA (TEM)
Cho phép các nhà khoa học tiến hành vừa quan sát sự thay đổi cấu trúc (ở cấp độ nguyên tử)
song song với việc đo đạc tính chất Qua đó
hiểu được tường tận quá trình phản ứng, hay
động học phân tử ở cấp độ nguyên tử.
Đã kiểm tra được về mặt vi thể, lẫn đại thể của giun, sán;…
Quan sát mẫu vật, phân tích tế bào, tinh dịch , và xét nghiệm vi sinh với chất lượng hình ảnh luôn ổn định.
19
Trang 12• Là phương pháp cực kì hiệu quả
cho việc nghiên cứu cấu trúc của vật liệu nano
• Có ưu điểm trong việc nghiên cứu nhiễu xạ.
• Là thiết bị đắt tiền.
• Tốn nhiều thời gian sử lý mẫu để hạn chế việc phá hủy cấu trúc mẫu
• Phải tạo môi trường chân không cao cho các thiết bị.
• Người vận hành phải có kinh nghiệm
Trang 13KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ QUÉT (SEM)
III/
13
Trang 1401 Giới thiệu chung:
ASPERGILLUS NIGER
Được Mafred von Ardenne chế
Các điện tử trong chùm tia hội tụ tương tác với mẫu, sinh ra hàng loạt các tín hiệu
và đó có thể sử dụng để lấy thông tin về hình dạng và thành phần của bề mặt
Ông sử dụng nguồn điện có độ phân giải cao để quét
một đường quét nhỏ bằng cách sử dụng một
chùm điện tử tập trung vào
đường quét
Trang 1502 Cấu tạo của
Trang 1603 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG:
Nguồn của các electron và thấu kính điện từ là từ đèn dây tóc vonfram được đặt trên đỉnh cột.
Các electron được tỏa ra sau khi nhiệt năng được tác dụng vào nguồn electron và chuyển động thẳng
nhanh dần đều đến anode mang điện tích dương
Chùm điện tử kích hoạt sự phát xạ các điện tử phân tán (Sơ cấp) Khi các điện tử tiếp cận mẫu vật, bề mặt
giải phóng một đám nhỏ các điện tử được gọi là các điện tử thứ cấp và đi vào bộ phận phát hiện,chúng đập vào chất tán quang Điều này phát ra các tia sáng nhấp nháy được biến đổi thành dòng đi
ện bởi một bộ nhân quang, gửi tín hiệu đến ống tia âm cực
Các bề mặt nhô cao sẽ xuất hiện sáng hơn trên màn hình trong khi các bề mặt bị lõm xuống có vẻ tối hơn
Trang 18Ảnh hiển vi điện tử quét ở nhiệt độ thấp của tuyến trùng nang
đậu tương và trứng của nó Được phóng đại 1.000 lần
Your Picture Here
Your Picture Here
Hình ảnh SEM của phấn hoa và nhị hoa Tradescantia
Trang 1904 NG D NG C A KÍNH HI N VI ĐI N T QUÉT (SEM): Ứ Ụ Ủ Ể Ệ Ử
Để nghiên cứu địa hình của các yếu tố được
sử dụng trong các ngành công nghiệp
Nghiên cứu khoa học nano, nghiên cứu y sinh, vi sinh…
Nghiên cứu cấu trúc sợi
của vi sinh vật
19
Trang 2005 ƯU ĐIỂM – HẠN CHẾ
KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬ QUÉT (SEM)
• Dễ vận hành, giao diện thân thiện với người dùng
• Sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp
để phân tích bề mặt của các vật thể rắn
• Kính hiển vi điện tử quét (SEM) hiện đại có
thể tạo ra dữ liệu kỹ thuật số có thể di động
được
• Dễ dàng thu thập dữ liệu trong khoảng thời
gian ngắn khoảng 5 phút
• Đắt tiền Cồng kềnh để mang theo
• Sử dụng trong phòng không bị rung, không có các phần tử điện từ
và phải được duy trì với một điện áp phù hợp.
Trang 21Độ phân giải cao này rất giống nhau
Mỗi chiếc có một nguồn điện tử / súng phát ra một dòng điện tử về
phía mẫu trong chân không.
Mỗi ống kính chứa các thấu kính và khẩu độ điện tử để điều khiển
Trang 22ĐIỂM KHÁC BIỆT SEM và TEM
SEM
Chi phí ít hơn
Mất ít thời gian hơn để tạo hình ảnh
Yêu cầu ít chuẩn bị mẫu hơn
Chấp nhận các mẫu dày hơn
Có thể kiểm tra các mẫu lớn hơn
TEM
Tạo hình ảnh có độ phân giải cao hơn
Cung cấp dữ liệu tinh thể học và nguyên
tử
Tạo hình ảnh 2-D thường dễ hiểu hơn
hình ảnh 3-D SEM
Cho phép người dùng kiểm tra thêm các
đặc điểm của mẫu
Hình ảnh SEM của khí khổng ở mặt dưới của lá
Ảnh chụp HRTEM lớp phân cách Si/SiO2, lớp Si đơn tinh thể
Trang 23Tài liệu
tham khảo
1. Egerton R (2005), Physical principles of electron microscopy:
An introduction to TEM, SEM, and AEM.
2 Williams D, Carter C (2009), Transmission Electron Microscopy: A Textbook for Materials Science, New York.
3. Graef M (2003), Introduction to Conventional Transmission
Electron Microscopy, Cambridge University Press.
4. Gleichmann N ( 2020), SEM vs TEM, Technology Networks.
[Online] Available from: https://www.technologynetworks.com/analysis/articles/sem-vs-tem-331262
23