Microscopia elettronica a scansione(SEM) utilizza un fascio focalizzato di elettroni ad alta energia per produrre immagini bidimensionali ad alta definizione, ingrandite, di un campione. A questo scopo il fascio di elettroni viene diretto su parti selezionate della superficie solida del campione. L'interazione tra gli elettroni del fascio e il campione determina la generazione di vari segnali. Questi segnali vengono registrati e ulteriormente elaborati per produrre immagini in formato digitale. Può essere utilizzato per rivelare informazioni quali la struttura interna di un campione, la consistenza esterna del campione, la composizione chimica della sostanza e l'orientamento e la disposizione degli elementi che compongono il campione. Il microscopio elettronico a scansione fu costruito per la prima volta nel 1937 dal ricercatore, fisico applicato e inventore tedesco Manfred von Arden. Gli ingrandimenti per i microscopi elettronici a scansione variano generalmente da 20X a circa 30,000X. La risoluzione spaziale della microscopia elettronica a scansione varia da 50 a 100 nm.
Indice articoli (clicca per saltare)
Microscopio elettronico a scansione funzionante
Applicazioni della microscopia elettronica a scansione
Vantaggi della microscopia elettronica a scansione
Svantaggi della microscopia elettronica a scansione
Microscopio elettronico a scansione funzionante
Il lavoro di un microscopio elettronico a scansione dipende spesso dalla rilevazione degli elettroni riflessi dopo che hanno colpito la superficie di un campione. Il componente principale di un microscopio elettronico a scansione è la sorgente di elettroni. Tipicamente, nella maggior parte dei microscopi elettronici a scansione, come sorgente di elettroni viene utilizzato un filo di tungsteno riscaldato. Qui il calore tende a fornire più energia agli elettroni, guidandoli in una direzione specifica e creando un unico fascio di elettroni focalizzato. L'anodo, o piastra dell'elettrodo caricata positivamente, esiste tra la sorgente di elettroni e il condensatore. Lo scopo principale dell'anodo è deviare gli elettroni e allinearli in un'unica linea retta sottile. Questo perché gli elettroni hanno una carica negativa e la piastra dell'anodo ha una carica positiva. La bobina di scansione e la lente dell'obiettivo si trovano sotto il condensatore. Il fascio di elettroni generato dalla sorgente passa attraverso il condensatore, la bobina di scansione e la lente dell'obiettivo. Quando gli elettroni contenuti nel fascio elettronico colpiscono il campione, vengono riflessi e dispersi in modo casuale in tutte le direzioni. Questa è chiamata fuga di elettroni e aiuta l'utente a stabilire una relazione tra il numero di elettroni dispersi e trattenuti. I segnali risultanti dalle interazioni elettrone-campione e dalla fuga di elettroni vengono rilevati dal rilevatore. Il rilevatore è anche collegato al sensore. I campioni sono solitamente costituiti da dossi e avvallamenti. Quando gli elettroni colpiscono le aree irregolari di un campione, più elettroni tendono a fuggire, mentre quando gli elettroni colpiscono gli avvallamenti, relativamente pochi riescono a riflettere e a fuggire.
Microscopio elettronico a scansione funzionante
Applicazioni della microscopia elettronica a scansione
La microscopia elettronica a scansione viene utilizzata come strumento analitico in molti campi, tra cui la biologia, l'industria farmaceutica, la produzione, i laboratori di fisica e altro ancora. Alcuni degli usi principali della microscopia elettronica a scansione sono:
1. La microscopia elettronica a scansione è ampiamente utilizzata con spettrometri a raggi X a dispersione di energia per l'analisi chimica puntuale.
2. Utilizzato principalmente nei laboratori biologici per studiare la struttura interna dei microrganismi a livello cellulare.
3. La microscopia elettronica a scansione ha molte applicazioni nell'industria. Ad esempio, può essere utilizzato per studiare la superficie degli oggetti solidi e analizzare la distribuzione degli atomi nei vari elementi.
4. Gli estetisti utilizzano microscopi elettronici a scansione per analizzare i minimi dettagli degli ingredienti cosmetici.
5. La produzione utilizza la microscopia elettronica a scansione per cercare contaminanti e impurità nei prodotti finiti.
6. I reparti di controllo qualità di vari settori utilizzano la microscopia elettronica a scansione per determinare la purezza di sostanze specifiche. Ad esempio, l’industria farmaceutica li utilizza per verificare se farmaci, medicinali e altri prodotti sono buoni o cattivi.
7. La microscopia elettronica a scansione viene utilizzata anche per l'analisi chimica qualitativa degli elementi fornendo immagini chiaramente ingrandite delle strutture cristalline.
8. La microscopia elettronica a scansione presenta notevoli vantaggi in campi correlati come la nanotecnologia. Fornisce misurazioni precise e immagini dettagliate di oggetti con dimensioni superiori a 50 nm.
9. Può essere utilizzato per distinguere diverse fasi di campioni multifase.
10. Alcuni microscopi elettronici a scansione sono dotati di rilevatori di elettroni retrodiffusi diffrattivi, che aiutano a esaminare e determinare la microstruttura e l'orientamento dei cristalli delle sostanze.
11. La microscopia elettronica a scansione viene spesso utilizzata per produrre immagini ad alta definizione di oggetti in grado di mostrare cambiamenti spaziali nei composti.
12. La microscopia elettronica a scansione è solitamente preferita quando è richiesta l'analisi di punti selezionati su un campione.
13. Generalmente utilizzato in campo medico per osservare l'interazione dei batteri con la pelle e gli organi del corpo. Ciò aiuta i medici a determinare la natura della malattia batterica e a trovare un trattamento.
Vantaggi della microscopia elettronica a scansione
La microscopia elettronica a scansione presenta grandi vantaggi rispetto ad altri microscopi. Alcuni di questi vantaggi sono elencati di seguito:
1. I microscopi elettronici a scansione sono intuitivi e facili da usare.
2. Possono produrre e produrre risultati in formato digitale.
3. La microscopia elettronica a scansione può produrre risultati rapidamente, ovvero i dati possono essere ottenuti in pochi minuti.
4. La microscopia elettronica a scansione richiede una preparazione minima del campione.
5. La risoluzione del microscopio elettronico a scansione è notevolmente migliorata.
Svantaggi della microscopia elettronica a scansione
La microscopia elettronica a scansione presenta alcune limitazioni e svantaggi. Alcuni di essi sono i seguenti:
1. I microscopi elettronici a scansione sono relativamente costosi.
2. Alcuni microscopi devono soddisfare determinate condizioni speciali prima dell'uso. Ad esempio, la stanza deve essere priva di vibrazioni e radiazioni elettromagnetiche.
3. Il microscopio elettronico a scansione ha una struttura grande.
4. È necessario mantenere livelli di tensione costanti per il normale funzionamento del microscopio elettronico a scansione. Ciò potrebbe richiedere circuiti elettronici aggiuntivi o un regolatore di tensione per fissare l'ampiezza della tensione su un valore costante.
5. Questo tipo di microscopio dovrebbe essere dotato di un sistema di raffreddamento.
6. Il campione deve essere sufficientemente piccolo da poter essere inserito nella camera del microscopio. Le dimensioni orizzontali del campione non devono superare i 10 cm, mentre le dimensioni verticali sono più ristrette e devono essere inferiori a 40 mm.
7. I campioni da esaminare mediante la microscopia elettronica a scansione devono essere solidi. I campioni bagnati non sono adatti e devono essere prima sabbiati.
8. I microscopi elettronici a scansione non possono essere utilizzati per materiali leggeri come idrogeno, elio e litio.
9. Per studiare un campione isolante con l'ausilio di un microscopio elettronico a scansione, sulla sua superficie viene applicato un rivestimento conduttivo. Tuttavia, questo può essere ignorato se il dispositivo è in grado di funzionare in modalità a basso vuoto.
10. I campioni viventi non possono essere scansionati con l'aiuto di un microscopio elettronico a scansione.
