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Il Microscopio Elettronico a Scansione (SEM) è uno strumento di imaging ad alta risoluzione che utilizza un fascio di elettroni anziché la luce visibile per ottenere immagini dettagliate delle superfici dei campioni. Ecco come funziona il SEM in breve:
- Generazione di Elettroni: Il processo inizia con la generazione di un fascio di elettroni ad alta energia da un filamento di tungsteno o da una sorgente di emissione di campo. Questi elettroni vengono accelerati e focalizzati in un fascio stretto da un sistema di lenti elettromagnetiche.
- Interazione con il Campione: Il fascio di elettroni viene fatto incidere sulla superficie del campione da esaminare. Quando gli elettroni colpiscono il campione, interagiscono con gli atomi e gli elettroni sulla superficie.
- Emissione di Elettroni Secondari: L’interazione tra gli elettroni del fascio e il campione provoca l’emissione di elettroni secondari dalla superficie del campione. Questi elettroni secondari portano informazioni sulla topografia del campione.
- Raccolta degli Elettroni Secondari: Gli elettroni secondari emessi vengono raccolti da un rivelatore (SED) posto nella camera del campione, solitamente di fianco al campione. Questo rilevatore rileva la quantità e la posizione di emissione degli elettroni secondari, permettendo la creazione di un’immagine topografica della superficie del campione.
- Retroriflessione degli Elettroni Primari: Gli elettroni del fascio che non interagiscono con il campione nel processo di generazione di elettroni secondari vengono riflessi quasi perpendicolarmente alla superficie del campione. La quantità di elettroni retroriflessi dipende dal peso atomico del materiale sulla superficie del campione.
- Raccolta degli Elettroni Retroriflessi: Gli elettroni retroriflessi vengono raccolti da un rivelatore (BSD) posto al di sopra del campione, di solito un sensore a quattro quadranti posti ad anello intorno al punto di emissione del fascio. I quattro quadranti possono essere attivati tutti insieme per formare un’immagine in base al peso atomico degli elementi presenti (modalità full BSD) o a settori per formare un’immagine topografica (modalità TOPO).
- Scansione della Superficie: Per ottenere un’immagine completa della superficie, il fascio di elettroni viene fatto scorrere in modo sistematico sopra l’intera area del campione. Il rivelatore selezionato (SED o BSD) raccoglie costantemente gli elettroni emessi mentre il fascio di elettroni scorre sul campione.
- Creazione dell’Immagine: I dati raccolti dal rivelatore scelto vengono elaborati da un computer e utilizzati per creare un’immagine ad alta risoluzione della superficie del campione. L’immagine risultante rivela dettagli microscopici della topografia e/o della composizione del campione.
Risoluzione e Applicazioni
Il Microscopio Elettronico a Scansione offre una risoluzione eccezionale, consentendo di visualizzare dettagli a scala nanometrica sulla superficie dei campioni. Questa capacità lo rende prezioso in una vasta gamma di applicazioni scientifiche e industriali, tra cui l’analisi dei materiali, la biologia cellulare, la nanotecnologia, la geologia e molte altre.
In sintesi, il Microscopio Elettronico a Scansione è uno strumento potentissimo per l’osservazione delle superfici a scala microscopica e nanoscopica, e la sua capacità di generare immagini ad alta risoluzione ne fa uno strumento chiave per la ricerca e l’analisi in vari campi scientifici e industriali.
