Mikroskopia elektronowa

Skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM) wykorzystuje wiązkę elektronów o stosunkowo niskiej mocy do obrazowania i interakcji z próbką. Detektory elektronów identyfikują elektrony wtórne na powierzchni i elektrony rozproszone wstecznie w głębszych obszarach. Elektrony wtórne powstają w wyniku nieelastycznych oddziaływań między wiązką elektronów a atomami próbki. Elektrony wstecznie rozproszone generowane są w wyniku oddziaływań sprężystych pomiędzy wiązką elektronów a próbką. SEM wymaga niewielkiego lub żadnego przygotowania próbki i jest znacznie szybsza i mniej restrykcyjna niż inne rodzaje mikroskopii elektronowej. Duże (~200 milimetrów) próbki mogą być bezpośrednio obrazowane po zamontowaniu w uchwycie lub króćcu. SEM powszechnie wykorzystuje spektroskopię rentgenowską z dyspersją energii (EDS lub EDX) do mapowania rozkładu pierwiastków w próbce. Prąd indukowany wiązką elektronów (EBIC) i katodoluminescencja (CL) to inne metody analizy wysokiej jakości obrazów i właściwości optoelektronicznych próbek.

Mikroskopia elektronowa transmisyjna (TEM) wykorzystuje wiązkę elektronów o wysokiej energii do przesyłania elektronów przez próbkę w celu utworzenia obrazu 2D w najwyższej możliwej rozdzielczości. Nanomateriały można analizować za pomocą TEM, aby ujawnić ich strukturę i informacje o składzie na poziomie atomowym. Wybór odpowiedniego uchwytu próbki (siatki TEM) dla różnych rodzajów nanomateriałów ma kluczowe znaczenie dla uzyskania najbardziej szczegółowych informacji. Gdy próbki są zbyt grube, należy je najpierw uczynić wystarczająco cienkimi, aby elektrony mogły się przez nie przemieszczać, najlepiej 100 nanometrów lub mniej. Próbki TEM są następnie montowane na siatce TEM i badane w warunkach ultrawysokiej próżni za pomocą skupionej, intensywnej wiązki elektronów. TEM wykorzystuje wybraną dyfrakcję obszarową (SAD) elektronów przechodzących przez próbkę w celu uzyskania informacji krystalograficznych o materiale próbki. Spektroskopia strat energii elektronów (EELS) i spektroskopia rentgenowska z dyspersją energii (EDX) to metody analizy do pomiaru składu atomowego, wiązań chemicznych, właściwości elektronicznych i lokalnej grubości materiału.

Skaningowa transmisyjna mikroskopia elektronowa (STEM) skanuje skupioną wiązkę elektronów (o typowym rozmiarze plamki 0,05-0,2 nm) nad próbką, aby jednocześnie wykonać obrazowanie i mapowanie spektroskopowe, umożliwiając bezpośrednią korelację informacji przestrzennych i danych spektroskopowych.