مقدمة إلى مبادئ ومزايا ومجالات تطبيق المجهر الإلكتروني الماسح
المجهر الإلكتروني الماسح قادر على مراقبة مورفولوجية وبنية سطح العينات بدقة عالية جدًا، وهو أحد الأدوات القوية للبحث عن العاملين والعلماء ذوي الصلة بالمواد. نطاق تطبيقه واسع جدًا بحيث يمكن توسيعه ليشمل المجالات البيولوجية والطبية والصناعية. في هذه المقالة، سيتم تقديم مبدأ وخصائص ومزايا وتصنيف المجهر الإلكتروني الماسح بشكل شامل، حتى تتمكن من فهم المجهر الإلكتروني الماسح بشكل أفضل.
مبدأ عمل المجهر الإلكتروني الماسح
تعتمد المجاهر الإلكترونية الماسحة على خصائص الإلكترونات. ويستخدمون شعاعًا إلكترونيًا مركّزًا بدلاً من الضوء المرئي الموجود في المجاهر الضوئية التقليدية. ويستخدمون شعاعًا إلكترونيًا عالي السرعة للتفاعل مع الإلكترونات الموجودة على سطح العينة، مما يتسبب في انبعاث الإلكترون. يتم الكشف عن هذه الإلكترونات الثانوية المنبعثة بواسطة كاشف. يتم استلامها وتحويلها إلى دقة أعلى وصورة أكثر تفصيلاً.
يتكون المجهر الإلكتروني الماسح بشكل أساسي من مسدس إلكتروني، ونظام تركيز، وملف مسح، ومنصة عينة، وكاشف. يولد مسدس الإلكترون شعاعًا إلكترونيًا يتم بعد ذلك تركيزه على مساحة صغيرة جدًا بواسطة نظام التركيز. يتم التحكم فيه بواسطة ملف المسح، وهو يتفاعل مع الذرات والجزيئات الموجودة في العينة أثناء مسحه عبر سطح العينة، مما يولد إشارات. يتم التقاط هذه الإشارات بواسطة الكاشف ومن ثم معالجتها بواسطة معالج الإشارات وتحويلها في النهاية إلى صورة عالية الجودة.
مميزات ومزايا المجهر الإلكتروني الماسح
1. دقة عالية: تتميز المجاهر الإلكترونية الماسحة بدقة عالية جدًا ويمكنها ملاحظة مجموعة واسعة من التفاصيل مثل البنية والتشكل السطحي للعينات الصغيرة. وصلت دقة التصوير الإلكتروني الثانوي للمجهر الإلكتروني الماسح إلى 3 ~ 4 نانومتر.
2. التكبير العالي: المجاهر الإلكترونية الماسحة قادرة على المراقبة ذات التكبير العالي. يمكن أن يتراوح التكبير من عدة مرات في الموقع إلى حوالي 200,000 مرة، مما يسمح بعرض البنى المجهرية بوضوح.
3. المراقبة بدون تلامس: على عكس المجاهر الإلكترونية النافذة، تستخدم المجاهر الإلكترونية الماسحة مراقبة عدم التلامس، والتي لا تلحق الضرر بشكل العينة وبنيتها.
4. زيادة العمق: يمكن للمجهر الإلكتروني الماسح المسح والتحليل على أعماق مختلفة، مما يمكننا من مراقبة البنية الداخلية للعينات والتي لا يمكن إظهارها بالمجاهر التقليدية. ويمكن استخدامه للمراقبة المباشرة وتحليل الكسور الدقيقة. ولذلك، فإن معظم أعمال تحليل الكسور الدقيقة تتم الآن باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح.
5. إعادة البناء ثلاثي الأبعاد: من خلال الحصول على صور للعينة من جميع الزوايا، يمكن للمجهر الإلكتروني الماسح إجراء إعادة بناء ثلاثية الأبعاد لتوفير معلومات أكثر شمولاً.
6. المعالجة الرقمية: تعمل المعالجة والتحليل الرقمي لصور المجهر الإلكتروني الماسح على تحسين دقة وموثوقية المراقبة والتحليل. ويمكن استخدامه مع أجهزة قياس طيف الطاقة والأجهزة المقترنة بالشحن (CCDs) وما إلى ذلك. لإجراء تحليل التركيب الكيميائي، وتحليل طيف الطاقة، وما إلى ذلك.
مجالات تطبيق المجهر الإلكتروني الماسح
1. علم المواد: يمكن للمجهر الإلكتروني الماسح أن يساعد الباحثين على مراقبة البنية المجهرية للمواد وتحليل تركيبها وشكل سطحها. وهذا مهم جدًا للبحث وتطوير مواد جديدة وتحسين خصائص المواد ومراقبة الجودة.
2. علوم الحياة: يستخدم SEM أيضًا على نطاق واسع في علم الأحياء ويمكن أن يساعد في دراسة بنية الخلايا والأنسجة، ومورفولوجيا وبيئة الكائنات الحية الدقيقة وما إلى ذلك.
3. تقنية النانو: الدقة والحساسية العالية للمجهر الإلكتروني الماسح تجعل منه أداة مهمة للبحث في مجال تقنية النانو. من خلال SEM، يمكن للعلماء مراقبة بنية ومورفولوجيا المواد النانوية، وضبط وتحسين خصائص المواد النانوية.
4. مجال الطاقة: يستخدم المجهر الإلكتروني الماسح على نطاق واسع في أبحاث مجالات الطاقة مثل الخلايا الشمسية وخلايا الوقود والأجهزة الإلكترونية وما إلى ذلك. فهو يساعد العلماء على ملاحظة العيوب أو عدم التجانس في البنية المجهرية وتحسين خصائص المواد.
