掃描電子顯微鏡的環境掃描模式(ESEM)是什么
日期:2024-08-08
環境掃描電子顯微鏡(Environmental Scanning Electron Microscope, ESEM)是一種特殊類型的掃描電子顯微鏡,它允許在較高壓力的環境中進行成像,而不是傳統SEM中的高真空環境。ESEM的這種能力使其能夠成像濕潤、非導電或易揮發的樣品,這在傳統SEM中是困難甚至不可能實現的。
ESEM 的主要特征和工作原理
環境控制:
ESEM 能夠在樣品室中保持一定的氣體壓力,通常為幾百到幾千帕斯卡(Pa)。這允許樣品在接近自然狀態下進行成像,例如濕潤的生物樣品、液體或易揮發的材料。
氣體輔助探測:
ESEM 中的樣品室通常充有惰性氣體(如水蒸氣或氮氣),這些氣體幫助中和樣品表面積聚的電荷,從而避免了在傳統SEM中常見的充電效應。這使得ESEM可以對非導電樣品進行直接成像而無需額外的導電涂層處理。
濕樣品成像:
由于可以在樣品周圍保持一定的水蒸氣壓力,ESEM 可以成像濕潤樣品,如生物組織、植物材料或其他需要保持水分的樣品。ESEM 能夠調節樣品室內的溫度和濕度,以控制樣品的水分含量,這對于觀察樣品在干燥或濕潤狀態下的變化非常有用。
氣體電子探測器(Gaseous Secondary Electron Detector, GSED):
ESEM 使用特定的探測器(如 GSED),能夠在低真空或環境氣壓下有效地收集二次電子。這種探測器設計考慮了氣體與電子之間的相互作用,在一定氣壓下依然可以獲得高質量的圖像。
ESEM 的應用領域
生物醫學研究:
ESEM 非常適合觀察活體組織、細胞、植物葉片等濕潤或敏感的生物樣品,而不需要對樣品進行干燥處理。
材料科學:
ESEM 可以觀察吸濕性材料、聚合物、凝膠等在不同濕度條件下的行為,或者成像表面會發生揮發或變質的樣品。
食品科學:
食品樣品如水果、蔬菜、乳制品等可以在接近自然狀態下進行成像,幫助研究它們的微觀結構和變化。
考古與地質:
ESEM 可用于研究古代文物或地質樣品中的水分含量或其他揮發性成分,而不會破壞樣品。
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作者:澤攸科技