Сканирующий электронный микроскоп

С помощью сканирующего электронного микроскопа ( СЭМ ) представляет собой тип электронного микроскопа , который производит изображения образца путем сканирования поверхности сфокусированным пучком электронов . Электроны взаимодействуют с атомами в образце, производя различные сигналы, содержащие информацию о топографии поверхности и составе образца. Электронный луч сканируется в растровом шаблоне сканирования , и положение луча комбинируется с интенсивностью обнаруженного сигнала для получения изображения. В наиболее распространенном режиме SEM вторичные электроны, испускаемые атомами, возбужденными электронным пучком, обнаруживаются с помощью детектора вторичных электронов (Детектор Эверхарта-Торнли ). Число вторичных электронов, которые могут быть обнаружены, и, следовательно, интенсивность сигнала зависит, среди прочего, от топографии образца. Некоторые SEM могут достигать разрешения лучше 1 нанометра.

Изображение пыльцевых зерен, сделанное на SEM, показывает характерную глубину резкости микрофотографий SEM.
Первый СЭМ М. фон Арденне
"> Файл: Scanning Electron Microscope.ogvВоспроизвести медиа
Принцип работы растрового электронного микроскопа (СЭМ)
СЭМ с открытой камерой для образцов
Аналоговый тип SEM

Образцы наблюдаются в высоком вакууме в обычном SEM или в низком вакууме или во влажных условиях при переменном давлении или в окружающей среде SEM, а также в широком диапазоне криогенных или повышенных температур с помощью специализированных инструментов. [1]

Отчет о ранней истории сканирующей электронной микроскопии был представлен Макмалланом. [2] [3] Хотя Макс Кнолль сделал фотографию с шириной поля объекта 50 мм, показывающую контраст каналирования с помощью сканера электронного луча, [4] именно Манфред фон Арденн изобрел [5] микроскоп в 1937 году. с высоким разрешением путем сканирования очень маленького растра уменьшенным и точно сфокусированным электронным лучом. Арденн применил сканирование электронного луча в попытке превзойти разрешающую способность просвечивающего электронного микроскопа (ПЭМ), а также для смягчения существенных проблем с хроматической аберрацией, свойственной реальной визуализации в ПЭМ. Он также обсудил различные режимы обнаружения, возможности и теорию SEM [6] вместе с построением первого SEM с высоким разрешением . [7] Дальнейшая работа сообщили Зворыкина в группе, [8] с последующим Кембриджских групп в 1950 - х и начале 1960 - х годов [9] [10] [11] [12] во главе с Чарльзом Оутли , все из которых в конечном счете привело к маркетингу первого коммерческого прибора Cambridge Scientific Instrument Company под названием "Stereoscan" в 1965 году, который был доставлен компании DuPont .

Источник электронов с эмиттером Шоттки
Объем взаимодействия электронов с веществом и типы генерируемых сигналов.

Сигналы, используемые сканирующим электронным микроскопом для создания изображения, являются результатом взаимодействия электронного луча с атомами на различной глубине внутри образца. Производятся различные типы сигналов, включая вторичные электроны (SE), отраженные или обратно рассеянные электроны (BSE), характеристическое рентгеновское излучение и свет ( катодолюминесценция ) (CL), поглощенный ток (ток образца) и прошедшие электроны. Детекторы вторичных электронов являются стандартным оборудованием всех SEM, но редко бывает, чтобы одна машина имела детекторы для всех других возможных сигналов.

Вторичные электроны имеют очень низкие энергии, порядка 50 эВ, что ограничивает их длину свободного пробега в твердом веществе. Следовательно, ПЭ могут выходить только из верхних нескольких нанометров поверхности образца. Сигнал от вторичных электронов имеет тенденцию быть сильно локализованным в точке воздействия первичного электронного пучка, что позволяет получать изображения поверхности образца с разрешением менее 1 нм . Обратно рассеянные электроны (BSE) - это электроны пучка, которые отражаются от образца за счет упругого рассеяния . Поскольку они имеют гораздо более высокую энергию, чем SE, они появляются из более глубоких мест внутри образца, и, следовательно, разрешение изображений BSE меньше, чем разрешение изображений SE. Однако BSE часто используются в аналитических SEM вместе со спектрами, полученными на основе характеристических рентгеновских лучей, потому что интенсивность сигнала BSE сильно зависит от атомного номера (Z) образца. Изображения BSE могут предоставить информацию о распределении, но не об идентичности различных элементов в образце. В образцах, преимущественно состоящих из легких элементов, таких как биологические образцы, визуализация BSE может отображать иммуно-метки коллоидного золота диаметром 5 или 10 нм, которые в противном случае было бы трудно или невозможно обнаружить на изображениях вторичных электронов. [13] Характерные рентгеновские лучи испускаются, когда электронный луч удаляет электрон внутренней оболочки из образца, заставляя электрон с более высокой энергией заполнять оболочку и выделять энергию. Энергию или длину волны этих характеристических рентгеновских лучей можно измерить с помощью энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии или рентгеновской спектроскопии с дисперсией по длине волны и использовать для идентификации и измерения содержания элементов в образце и картирования их распределения.

Из-за очень узкого электронного луча микрофотографии СЭМ имеют большую глубину резкости, что дает характерный трехмерный вид, полезный для понимания структуры поверхности образца. [14] Это иллюстрируется микрофотографией пыльцы, показанной выше. Возможен широкий диапазон увеличений, от примерно 10-кратного (примерно эквивалентно мощному ручному объективу) до более чем 500000 крат, что примерно в 250 раз превышает предел увеличения лучших световых микроскопов .

Паук, покрытый золотым напылением, подготовленный для просмотра с помощью сканирующего электронного микроскопа.
Низковольтная микрофотография (300 В) распределения капель клея на стикере . Электропроводящее покрытие не применялось: такое покрытие изменило бы этот хрупкий образец.

Образцы SEM должны быть достаточно маленькими, чтобы поместиться на предметном столике, и могут потребовать специальной подготовки для увеличения их электропроводности и стабилизации, чтобы они могли выдерживать условия высокого вакуума и пучок электронов высокой энергии. Образцы, как правило, жестко закрепляют на держателе образца или штыре с помощью проводящего клея. СЭМ широко используется для анализа дефектов полупроводниковых пластин, и производители создают инструменты, которые могут исследовать любую часть полупроводниковой пластины диаметром 300 мм. Многие инструменты имеют камеры, которые могут наклонять объект такого размера до 45 ° и обеспечивать непрерывное вращение на 360 °.

Непроводящие образцы накапливают заряд при сканировании электронным лучом, особенно в режиме визуализации вторичных электронов, что вызывает сбои сканирования и другие артефакты изображения. Для получения обычных изображений с помощью SEM образцы должны быть электрически проводящими , по крайней мере, на поверхности, и электрически заземленными, чтобы предотвратить накопление электростатического заряда . Металлические объекты не требуют специальной подготовки для SEM, за исключением очистки и токопроводящего монтажа на заглушке образца. На непроводящие материалы обычно наносится ультратонкое покрытие из электропроводящего материала, которое наносится на образец либо путем напыления в низком вакууме, либо путем напыления в высоком вакууме. Проводящие материалы , используемые в настоящем время для образца покрытий включают золото , золото / палладий сплав, платину , иридий , вольфрам , хром , осмий , [13] и графит . Покрытие тяжелыми металлами может увеличить отношение сигнал / шум для образцов с низким атомным номером (Z). Улучшение возникает из-за того, что вторичная электронная эмиссия для материалов с высоким Z увеличивается.

Альтернативой покрытию некоторых биологических образцов является увеличение объемной проводимости материала путем пропитки осмием с использованием вариантов метода окрашивания OTO ( четырехокись осмия , T- тиокарбогидразид , O-осмий). [15] [16]

Непроводящие образцы могут быть отображены без покрытия с использованием экологического SEM (ESEM) или низковольтного режима работы SEM. В приборах ESEM образец помещается в камеру с относительно высоким давлением, а электронно-оптическая колонна подвергается дифференциальной откачке для поддержания необходимого [ необходимого разъяснения ] вакуума в электронной пушке. Область высокого давления вокруг образца в ESEM нейтрализует заряд и обеспечивает усиление вторичного электронного сигнала. [ необходима цитата ] Низковольтный SEM обычно проводится в приборе с автоэмиссионными пушками (FEG), который способен производить высокую яркость первичных электронов и малый размер пятна даже при низких ускоряющих потенциалах. Чтобы предотвратить зарядку непроводящих образцов, рабочие условия должны быть отрегулированы так, чтобы входящий ток пучка был равен сумме исходящих вторичных и обратно рассеянных токов электронов, условие, которое чаще всего выполняется при ускоряющих напряжениях 0,3–4 кВ. [ необходима цитата ]

Заливку в смолу с дальнейшей полировкой до зеркального блеска можно использовать как для биологических образцов, так и для образцов материалов при визуализации в отраженных электронах или при проведении количественного рентгеновского микроанализа.

Основные методы подготовки не требуются в сканирующем электронном микроскопе окружающей среды, описанном ниже, но некоторые биологические образцы могут выиграть от фиксации.

Биологические образцы

Для СЭМ обычно требуется, чтобы образец был полностью сухим, поскольку камера для образца находится в высоком вакууме. Твердые, сухие материалы, такие как дерево, кость, перья, сушеные насекомые или скорлупа (включая скорлупу яиц [17] ), могут быть исследованы без дополнительной обработки, но живые клетки и ткани, а также целые мягкие организмы требуют химической фиксации для сохранения и стабилизировать их структуру.

Фиксация обычно выполняется путем инкубации в растворе забуференного химического фиксатора, такого как глутаральдегид , иногда в сочетании с формальдегидом [18] [19] [20] и другими фиксаторами [21] и, возможно, с последующей постфиксацией с тетроксидом осмия. [18] Затем фиксированная ткань обезвоживается. Поскольку сушка на воздухе вызывает разрушение и усадку, это обычно достигается заменой воды в ячейках органическими растворителями, такими как этанол или ацетон , и заменой этих растворителей, в свою очередь, переходной жидкостью, такой как жидкий диоксид углерода, путем сушки критической точки . [22] В конечном итоге диоксид углерода удаляется в сверхкритическом состоянии, так что во время сушки в образце отсутствует граница раздела газ-жидкость.

Сухой образец обычно крепится на корешке образца с помощью клея, такого как эпоксидная смола или электропроводящая двусторонняя клейкая лента, и покрывается напылением золотом или сплавом золото / палладий перед исследованием под микроскопом. Образцы могут быть разделены (с помощью микротома ), если информация о внутренней ультраструктуре организма должна быть представлена ​​для визуализации.

Если SEM оборудован холодным столиком для криомикроскопии, можно использовать криофиксацию и выполнять низкотемпературную сканирующую электронную микроскопию на криогенно закрепленных образцах. [18] Криофиксированные образцы могут быть подвергнуты крио-разрушению в вакууме в специальном аппарате для выявления внутренней структуры, покрыты напылением и перенесены на криостадию SEM, пока они еще заморожены. [23] Низкотемпературная сканирующая электронная микроскопия (LT-SEM) также применима для получения изображений чувствительных к температуре материалов, таких как лед [24] [25] и жиры. [26]

Растрескивание замораживанием, вытравливание замораживанием или замораживание и разрушение представляют собой метод подготовки, особенно полезный для исследования липидных мембран и включенных в них белков при взгляде «лицом к лицу». Методика подготовки выявляет белки, встроенные в липидный бислой.

Материалы

Для получения изображений с обратным рассеянием электронов, количественного рентгеновского анализа и рентгеновского картирования образцов часто требуется шлифовка и полировка поверхностей до сверхгладкой поверхности. Образцы, которые подвергаются анализу WDS или EDS , часто имеют углеродное покрытие. Как правило, на металлы не наносят покрытия перед визуализацией в SEM, потому что они являются проводящими и обеспечивают собственный путь к земле.

Фрактография - это исследование сломанных поверхностей, которое может быть выполнено на световом микроскопе или, как правило, на SEM. Поверхность излома обрезается до подходящего размера, очищается от любых органических остатков и устанавливается на держателе образца для просмотра в SEM.

Интегральные схемы можно вырезать с помощью сфокусированного ионного пучка (FIB) или другого инструмента для измельчения ионного пучка для просмотра в SEM. SEM в первом случае может быть включен в FIB, что позволяет получить изображение результата процесса с высоким разрешением.

Металлы, геологические образцы и интегральные схемы также могут быть химически отполированы для просмотра в SEM.

Для получения изображений тонких неорганических пленок с большим увеличением требуются специальные методы нанесения покрытий с высоким разрешением.

Схема SEM

В типичном РЭМ электронный пучок испускается термоэмиссией из электронной пушки, снабженной катодом из вольфрамовой нити . Вольфрам обычно используется в термоэлектронных пушках, потому что он имеет самую высокую температуру плавления и самое низкое давление пара среди всех металлов, что позволяет электрически нагревать его для электронной эмиссии, а также из-за его низкой стоимости. Другие типы эмиттеров электронов включают гексаборид лантана ( LaB
6) катоды, которые могут быть использованы в стандартном СЭМ с вольфрамовой нитью, если вакуумная система модернизирована, или в автоэмиссионных пушках (FEG), которые могут быть типа с холодным катодом с использованием монокристаллических эмиттеров вольфрама или типа Шоттки с термической поддержкой , которые используют эмиттеры из монокристаллов вольфрама, покрытых оксидом циркония .

Электронный пучок, энергия которого обычно находится в диапазоне от 0,2 кэВ до 40 кэВ, фокусируется одной или двумя конденсорными линзами в пятно диаметром от 0,4 до 5 нм. Луч проходит через пары сканирующих катушек или пары дефлекторных пластин в электронном столбе, обычно в конечной линзе, которые отклоняют луч по осям x и y, так что он сканирует в растровом виде по прямоугольной области поверхности образца. .

Механизмы излучения вторичных электронов, электронов обратного рассеяния и характеристического рентгеновского излучения от атомов образца

Когда первичный электронный пучок взаимодействует с образцом, электроны теряют энергию из-за многократного случайного рассеяния и поглощения в каплевидном объеме образца, известном как объем взаимодействия , который простирается от менее 100 нм до примерно 5 мкм вглубь поверхности. Размер объема взаимодействия зависит от энергии приземления электрона, атомного номера образца и плотности образца. Обмен энергией между электронным пучком и образцом приводит к отражению высокоэнергетических электронов за счет упругого рассеяния, испусканию вторичных электронов за счет неупругого рассеяния и испусканию электромагнитного излучения , каждое из которых может быть обнаружено специальными детекторами. Ток луча, поглощаемый образцом, также может быть обнаружен и использован для создания изображений распределения тока в образце. Электронные усилители различных типов используются для усиления сигналов, которые отображаются в виде изменений яркости на мониторе компьютера (или, для старинных моделей, на электронно-лучевой трубке ). Каждый пиксель видеопамяти компьютера синхронизируется с положением луча на образце в микроскопе, и поэтому результирующее изображение представляет собой карту распределения интенсивности сигнала, испускаемого из сканированной области образца. Старые микроскопы фиксировали изображения на пленке, но большинство современных инструментов собирают цифровые изображения .

Серия увеличения низкотемпературного СЭМ для снежного кристалла. Кристаллы захватываются, хранятся и покрываются платиной при криогенных температурах для получения изображений.

Увеличение

Увеличение в SEM можно контролировать в диапазоне примерно 6 порядков от примерно 10 до 3 000 000 раз. [27] В отличие от оптических и просвечивающих электронных микроскопов, увеличение изображения в SEM не является функцией силы линзы объектива . СЭМ могут иметь конденсатор и линзы объектива, но их функция заключается в фокусировке луча в точку, а не в отображении образца. При условии, что электронная пушка может генерировать пучок достаточно малого диаметра, СЭМ, в принципе, может работать полностью без конденсора или линз объектива, хотя он может быть не очень универсальным или обеспечивать очень высокое разрешение. В SEM, как и в сканирующей зондовой микроскопии , увеличение определяется соотношением размеров растра на образце и растра на устройстве отображения. Если предположить, что экран дисплея имеет фиксированный размер, большее увеличение будет результатом уменьшения размера растра на образце, и наоборот. Таким образом, увеличение регулируется током, подаваемым на сканирующие катушки x, y, или напряжением, подаваемым на пластины дефлектора x, y, а не силой линзы объектива.

Наиболее распространенный режим визуализации собирает вторичные электроны с низкой энергией (<50 эВ), которые выбрасываются из зоны проводимости или валентной зоны атомов образца в результате неупругого рассеивающего взаимодействия с электронами пучка. Из-за своей низкой энергии эти электроны возникают в пределах нескольких нанометров от поверхности образца. [14] При этом электроны будут обнаружены с помощью детектора Эверхарта-Thornley , [28] , которая представляет собой тип коллекторно сцинтиллятор - ФЭУ системы. Вторичные электроны сначала собираются, притягивая их к электрически смещенной сетке примерно при +400 В, а затем ускоряются к люминофору или сцинтиллятору, положительно смещенному примерно до +2000 В. Ускоренные вторичные электроны теперь достаточно энергичны, чтобы заставить сцинтиллятор работать. испускать вспышки света (катодолюминесценция), которые передаются на фотоумножитель за пределами колонки SEM через световод и окно в стенке камеры для образца. Усиленный электрический сигнал, выводимый фотоумножителем, отображается как двумерное распределение интенсивности, которое можно просматривать и фотографировать на аналоговом видеодисплее или подвергать аналого-цифровому преобразованию и отображать и сохранять как цифровое изображение . Этот процесс основан на первичном луче с растровым сканированием. Яркость сигнала зависит от количества вторичных электронов, достигающих детектора . Если луч входит в образец перпендикулярно поверхности, то активированная область однородна относительно оси луча, и определенное количество электронов «улетает» изнутри образца. По мере увеличения угла падения объем взаимодействия увеличивается, а расстояние «выхода» одной стороны луча уменьшается, в результате чего из образца вылетает больше вторичных электронов. Таким образом, крутые поверхности и края имеют тенденцию быть ярче, чем плоские поверхности, что приводит к изображениям с четко определенным трехмерным внешним видом. При использовании сигнала вторичных электронов возможно разрешение изображения менее 0,5 нм.

Сравнение методов SEM:
Вверху: анализ обратно рассеянных электронов - состав
Внизу: анализ вторичных электронов - топография

Обратно рассеянные электроны (BSE) состоят из электронов высокой энергии, возникающих в электронном пучке, которые отражаются или рассеиваются обратно из объема взаимодействия образца за счет упругого рассеяния взаимодействий с атомами образца. Поскольку тяжелые элементы (высокий атомный номер) рассеивают электроны обратно сильнее, чем легкие элементы (низкий атомный номер), и поэтому кажутся более яркими на изображении, BSE используются для обнаружения контраста между областями с различным химическим составом. [14] Детектор Эверхарта-Торнли, который обычно располагается с одной стороны образца, неэффективен для обнаружения обратно рассеянных электронов, потому что мало таких электронов испускается в телесном угле, образуемом детектором, и потому что детекторная сетка с положительным смещением имеет небольшую способность привлекать более высокоэнергетический BSE. Выделенные детекторы обратно рассеянных электронов расположены над образцом в виде «бублика», концентричного с электронным пучком, что максимизирует телесный угол сбора. Детекторы BSE обычно бывают сцинтилляционными или полупроводниковыми. Когда все части детектора используются для симметричного сбора электронов относительно луча, создается контраст атомного номера. Однако сильный топографический контраст достигается за счет сбора обратно рассеянных электронов с одной стороны над образцом с помощью асимметричного направленного детектора BSE; Результирующий контраст проявляется как освещение рельефа с этой стороны. Полупроводниковые детекторы могут быть выполнены в виде радиальных сегментов, которые можно включать или выключать для управления типом создаваемого контраста и его направленностью.

Обратно рассеянные электроны также можно использовать для формирования изображения дифракции обратного рассеяния электронов ( EBSD ), которое можно использовать для определения кристаллографической структуры образца.

Природа зонда SEM - энергичные электроны - делает его уникальным инструментом для исследования оптических и электронных свойств полупроводниковых материалов. Электроны высокой энергии из луча SEM будут инжектировать носители заряда в полупроводник. Таким образом, электроны пучка теряют энергию, продвигая электроны из валентной зоны в зону проводимости , оставляя дырки .

В материале с прямой запрещенной зоной рекомбинация этих электронно-дырочных пар приведет к катодолюминесценции; если образец содержит внутреннее электрическое поле, такое как присутствует в pn переходе , инжекция носителей пучком SEM вызовет протекание тока, индуцированного пучком электронов (EBIC). Катодолюминесценция и EBIC называются методами «инжекции пучка» и являются очень мощными датчиками оптоэлектронного поведения полупроводников, в частности, для изучения наноразмерных характеристик и дефектов.

Наложение цветной катодолюминесценции на СЭМ-изображение поликристалла InGaN . Синий и зеленый каналы представляют реальные цвета, красный канал соответствует УФ-излучению.

Катодолюминесценция , излучение света, когда атомы, возбужденные высокоэнергетическими электронами, возвращаются в свое основное состояние, аналогична индуцированной УФ флуоресценцией , и некоторые материалы, такие как сульфид цинка и некоторые флуоресцентные красители, демонстрируют оба явления. В последние десятилетия катодолюминесценция чаще всего проявлялась как световое излучение с внутренней поверхности электронно-лучевой трубки в телевизорах и компьютерных ЭЛТ-мониторах. В SEM детекторы CL либо собирают весь свет, излучаемый образцом, либо могут анализировать длины волн, излучаемых образцом, и отображать спектр излучения или изображение распределения катодолюминесценции, излучаемой образцом, в реальном цвете.

Характерные рентгеновские лучи , которые образуются при взаимодействии электронов с образцом, также могут быть обнаружены в SEM, оборудованном для энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии или рентгеновской спектроскопии с дисперсией по длине волны . Анализ рентгеновских сигналов можно использовать для картирования распределения и оценки содержания элементов в образце.

"> Воспроизвести медиа
Видео, иллюстрирующее типичный практический диапазон увеличения сканирующего электронного микроскопа, предназначенного для биологических образцов. Видео начинается с 25 ×, примерно 6 мм по всему полю зрения, и увеличивается до 12000 ×, примерно 12  мкм по всему полю зрения. Сферические объекты представляют собой стеклянные шарики диаметром 10 мкм, похожие по диаметру на эритроцит .

СЭМ - это не камера, и детектор не формирует изображение непрерывно, как матрица ПЗС или пленка . В отличие от оптических систем, разрешение не ограничивается дифракционным пределом , тонкостью линз или зеркал или разрешением матрицы детекторов. Фокусирующая оптика может быть большой и грубой, а детектор SE размером с кулак просто определяет ток. Вместо этого пространственное разрешение SEM зависит от размера электронного пятна, который, в свою очередь, зависит как от длины волны электронов, так и от электронно-оптической системы, которая создает сканирующий луч. Разрешение также ограничено размером взаимодействующего объема, объема материала образца, который взаимодействует с электронным пучком. Размер пятна и объем взаимодействия велики по сравнению с расстояниями между атомами, поэтому разрешение SEM недостаточно высокое для изображения отдельных атомов, как это возможно с помощью просвечивающего электронного микроскопа (TEM). Тем не менее, SEM имеет компенсирующие преимущества, в том числе возможность отображать сравнительно большую площадь образца; возможность изображения объемных материалов (не только тонких пленок или фольги); и множество аналитических режимов, доступных для измерения состава и свойств образца. В зависимости от прибора разрешение может находиться в диапазоне от менее 1 нм до 20 нм. По состоянию на 2009 год, обычный SEM с самым высоким в мире разрешением (≤30 кВ) может достигать точечного разрешения 0,4 нм с использованием детектора вторичных электронов. [29]

Обычный СЭМ требует визуализации образцов в вакууме , потому что газовая атмосфера быстро распространяется и ослабляет электронные пучки. Как следствие, образцы, которые производят значительное количество пара , например влажные биологические образцы или нефтеносные породы, должны быть либо высушены, либо криогенно заморожены. Процессы, включающие фазовые переходы , такие как сушка адгезивов или плавление сплавов , перенос жидкости, химические реакции и системы твердое тело-воздух-газ, как правило, не наблюдаются с помощью обычного РЭМ в высоком вакууме. В SEM окружающей среды (ESEM) из камеры откачивается воздух, но водяной пар остается около давления насыщения, а остаточное давление остается относительно высоким. Это позволяет анализировать образцы, содержащие воду или другие летучие вещества. С ESEM стало возможным наблюдение за живыми насекомыми. [30]

Первая коммерческая разработка ESEM в конце 1980-х годов [31] [32] позволила наблюдать образцы в газовых средах с низким давлением (например, 1–50 Торр или 0,1–6,7 кПа) и высокой относительной влажности (до 100%). . Это стало возможным благодаря разработке детектора вторичных электронов [33] [34], способного работать в присутствии водяного пара, и использованию апертур ограничения давления с дифференциальной накачкой на пути электронного пучка для разделения область вакуума (вокруг пистолета и линз) из камеры образца. Первые коммерческие ESEM были произведены ElectroScan Corporation в США в 1988 году. ElectroScan был приобретен Philips (который позже продал свое электронно-оптическое подразделение компании FEI) в 1996 году [35].

ESEM особенно полезен для неметаллических и биологических материалов, потому что в покрытии углеродом или золотом нет необходимости. Непокрытые пластмассы и эластомеры могут быть обычно рассматриваются, как можно без покрытия биологических образцов. Это полезно, потому что покрытие может быть трудно отменить, может скрыть мелкие детали на поверхности образца и может снизить ценность полученных результатов. Рентгеновский анализ с покрытием из тяжелого металла затруднен, поэтому углеродные покрытия обычно используются в обычных SEM, но ESEM позволяет выполнять рентгеновский микроанализ непокрытых непроводящих образцов; однако некоторые специфические для ESEM артефакты вводятся в рентгеновский анализ. ESEM может быть предпочтительным для электронной микроскопии уникальных образцов уголовных или гражданских исков, когда судебно-медицинский анализ может потребоваться повторять несколько разных экспертов. Можно исследовать образцы в жидкости с помощью ESEM или других методов жидкофазной электронной микроскопии . [36]

СЭМ также можно использовать в режиме пропускания, просто установив соответствующий детектор под тонким участком образца. [37] Доступны детекторы для светлого поля, темного поля, а также сегментированные детекторы для кольцевого темного поля среднего и большого угла . Несмотря на различие в оборудовании, этот метод до сих пор часто называют сканирующей просвечивающей электронной микроскопией (STEM) .

Электронные микроскопы, естественно, не дают цветных изображений, поскольку SEM дает одно значение на пиксель; это значение соответствует количеству электронов, полученных детектором в течение небольшого периода времени сканирования, когда луч направлен в положение пикселя (x, y).

Это единственное число обычно представлено для каждого пикселя уровнем серого, образуя монохромное изображение. [38] Однако для получения цветных изображений электронной микроскопии использовалось несколько способов. [39]

Ложный цвет с помощью одного детектора

  • На композиционных изображениях плоских поверхностей (обычно BSE):

Самый простой способ получить цвет - связать с этим единственным числом произвольный цвет с помощью таблицы поиска цветов (т.е. каждый уровень серого заменяется выбранным цветом). Этот метод известен как ложный цвет . На изображении BSE может выполняться ложный цвет, чтобы лучше различать различные фазы образца. [40]

  • На изображениях с текстурированной поверхностью:

В качестве альтернативы простой замене каждого уровня серого цветом, образец, наблюдаемый наклонным лучом, позволяет исследователям создать приблизительное изображение топографии (см. Дальнейший раздел «Фотометрический 3D-рендеринг из одного изображения SEM» ). Затем такая топография может быть обработана алгоритмами 3D-рендеринга для более естественного рендеринга текстуры поверхности.

  • Поверхность почечного камня

  • То же после повторной обработки цвета из расчетной топографии.

  • СЭМ-изображение диагенетически измененного катера.

  • То же изображение после аналогичной раскраски

Раскраска изображений SEM

Очень часто публикуемые изображения в СЭМ искусственно окрашиваются. [40] Это может быть сделано для эстетического эффекта, для уточнения структуры или для добавления реалистичного внешнего вида к образцу и, как правило, не добавляет информации об образце. [41]

Раскрашивание может выполняться вручную с помощью программного обеспечения для редактирования фотографий или полуавтоматически с помощью специального программного обеспечения с использованием функции обнаружения или объектно-ориентированной сегментации. [42]

  • СЭМ-изображение пыльцы Cobaea scandens

  • То же после полуавтоматической окраски. Произвольные цвета помогают идентифицировать различные элементы конструкции

  • Цветное СЭМ-изображение пыльцы и тычинок традесканции

  • Цветное СЭМ-изображение срастания кристаллов самородного золота и арсенопирита

Цвет, построенный с использованием нескольких детекторов электронов

В некоторых конфигурациях больше информации собирается на пиксель, часто с использованием нескольких детекторов. [43]

В качестве распространенного примера, детекторы вторичных электронов и обратно рассеянных электронов накладываются друг на друга, и цвет назначается каждому из изображений, захваченных каждым детектором, [44] [45] с конечным результатом комбинированного цветного изображения, где цвета связаны с плотностью компонентов. Этот метод известен как СЭМ, зависящий от плотности (DDC-SEM). Микрофотографии, полученные с помощью DDC-SEM, сохраняют топографическую информацию, которая лучше улавливается детектором вторичных электронов, и объединяют ее с информацией о плотности, полученной детектором обратно рассеянных электронов. [46] [47]

  • DDC-SEM кальцифицированной частицы в сердечной ткани - сигнал 1: SE

  • Сигнал 2: BSE

  • Раскрашенное изображение получено из двух предыдущих. Зависимая от плотности цветная сканирующая электронная микрофотография SEM (DDC-SEM) сердечно-сосудистой кальцификации, показывающая оранжевым цветом сферическую частицу фосфата кальция (более плотный материал) и зеленым цветом внеклеточный матрикс (менее плотный материал)

  • Та же работа с большим изображением, часть исследования кальцификации сердечно-сосудистой ткани человека.

Аналитические сигналы на основе генерируемых фотонов

Измерение энергии фотонов, испускаемых образцом, является обычным методом для получения аналитических возможностей. Примерами являются детекторы энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS), используемые в элементном анализе, и системы катодолюминесцентного микроскопа (CL), которые анализируют интенсивность и спектр индуцированной электронами люминесценции в (например) геологических образцах. В системах SEM, использующих эти детекторы, обычно эти дополнительные сигналы кодируются цветом и накладываются на одно цветное изображение, чтобы можно было четко увидеть и сравнить различия в распределении различных компонентов образца. При желании стандартное вторичное электронное изображение может быть объединено с одним или несколькими композиционными каналами, чтобы можно было сравнить структуру и состав образца. Такие изображения могут быть созданы с сохранением полной целостности исходных данных сигнала, которые никоим образом не изменяются.

СЭМ, естественно, не дают трехмерных изображений, в отличие от СЗМ . Однако 3D-данные могут быть получены с использованием SEM различными методами, как показано ниже.

Реконструкция 3D SEM из стереопары

  • Фотограмметрия - это наиболее метрологически точный метод, позволяющий придать третье измерение изображениям с помощью SEM. [40] В отличие от фотометрических методов (следующий абзац), фотограмметрия вычисляет абсолютные высоты с использованием методов триангуляции . Недостатки в том, что он работает только при минимальном количестве текстуры и требует получения двух изображений с двух разных углов, что подразумевает использование этапа наклона. ( Фотограмметрия - это программная операция, которая вычисляет сдвиг (или «несоответствие») для каждого пикселя между левым и правым изображениями одной и той же пары. Такое несоответствие отражает локальную высоту).

  • Стереопара микрофоссилий размером менее 1 мм ( Ostracoda ), полученная методом сканирующего электронного микроскопа, полученная путем наклона вдоль продольной оси.

  • Из этой пары изображений SEM было восстановлено третье измерение с помощью фотограмметрии (с использованием программного обеспечения MountainsSEM , см. Следующее изображение); затем была создана серия трехмерных изображений с разными углами, которые были собраны в файл GIF для создания этой анимации.

  • Трехмерная реконструкция поверхности калибровочного образца шероховатости (Ra = 3 мкм) (который использовался для калибровки профилометров) по двум изображениям, полученным с помощью сканирующего электронного микроскопа, под углом 15 ° (вверху слева). Расчет 3D-модели (внизу справа) занимает около 1,5 секунды [48], а ошибка вычисления значения шероховатости Ra составляет менее 0,5%.

Фотометрическая 3D-реконструкция СЭМ с четырехквадрантного детектора методом "формы по штриховке"

В этом методе обычно используется четырехквадрантный детектор BSE (в качестве альтернативы для одного производителя - трехсегментный детектор). Микроскоп дает четыре изображения одного и того же образца одновременно, поэтому наклон образца не требуется. Метод дает метрологические трехмерные размеры, если наклон образца остается приемлемым. [40] Большинство производителей SEM в настоящее время (2018 г.) предлагают такой встроенный или дополнительный четырехквадрантный детектор BSE вместе с проприетарным программным обеспечением для расчета трехмерного изображения в реальном времени. [49]

В других подходах используются более сложные (а иногда и ресурсоемкие) методы, такие как алгоритм оптимальной оценки , и они предлагают гораздо лучшие результаты [50] за счет высоких требований к вычислительной мощности.

Во всех случаях этот подход работает путем интегрирования уклона, поэтому вертикальные уклоны и выступы игнорируются; например, если вся сфера лежит на плоскости, видно, что немного больше, чем верхняя полусфера, выходит над плоскостью, что приводит к неправильной высоте вершины сферы. Выраженность этого эффекта зависит от угла, под которым детекторы BSE по отношению к образцу, но эти детекторы обычно расположены вокруг электронного пучка (и близко к нему), поэтому этот эффект очень распространен.

Фотометрический 3D-рендеринг из одного изображения с помощью SEM

Для этого метода требуется изображение, полученное с помощью SEM, при наклонном освещении под малым углом. Затем уровень серого интерпретируется как наклон, а наклон интегрируется для восстановления топографии образца. Этот метод интересен для визуального улучшения и определения формы и положения объектов; однако вертикальная высота обычно не может быть откалибрована, в отличие от других методов, таких как фотограмметрия. [40]

  • СЭМ-изображение сложной поверхности глаза домашней мухи при увеличении 450 ×.

  • Деталь предыдущего изображения.

  • Реконструкция SEM 3D из предыдущего с использованием формы из алгоритмов затенения .

  • То же, что и предыдущий, но с однородным освещением перед применением формы из алгоритмов затенения.

Другие виды реконструкции 3D SEM

  • Обратная реконструкция с использованием интерактивных моделей электрон-материал [51] [52]
  • Реконструкция с несколькими разрешениями с использованием одного 2D-файла. Высококачественное 3D-изображение может быть идеальным решением для выявления сложностей любого пористого носителя, но их получение требует больших затрат и времени. С другой стороны, высококачественные 2D СЭМ-изображения широко доступны. Недавно был представлен новый трехэтапный метод многомасштабной реконструкции с разным разрешением, который напрямую использует 2D-изображения для разработки 3D-моделей. Этот метод, основанный на энтропии Шеннона и условном моделировании, может использоваться для большинства доступных стационарных материалов и может строить различные стохастические 3D-модели, просто используя несколько тонких сечений. [53] [54] [55]
  • Ионно-абразивный СЭМ (IA-SEM) - это метод наноразмерной трехмерной визуализации, в котором используется сфокусированный пучок галлия для многократной абразивной обработки поверхности образца по 20 нанометров за раз. Затем каждая открытая поверхность сканируется для составления трехмерного изображения. [56] [57]

Приложения 3D SEM

Одно из возможных приложений - измерение шероховатости кристаллов льда. Этот метод может сочетать СЭМ окружающей среды с переменным давлением и трехмерные возможности СЭМ для измерения шероховатости на отдельных гранях ледяных кристаллов, преобразования ее в компьютерную модель и проведения дальнейшего статистического анализа модели. [58] Другие измерения включают фрактальную размерность, исследование поверхности излома металлов, определение характеристик материалов, измерение коррозии и измерения размеров в наномасштабе (высота ступени, объем, угол, плоскостность, коэффициент опоры, компланарность и т. Д.). [ необходима цитата ]

Ниже приведены примеры изображений, снятых с помощью SEM.

  • Цветное СЭМ-изображение нематоды соевых бобов и яйца. Искусственные красители делают изображение более легким для неспециалистов , чтобы просмотреть и понять структуру и поверхности выявлены в микрофотографии.

  • Соединение глаз из антарктического криля Euphausia зирегЬа . Глаза членистоногих являются обычным объектом на микрофотографиях SEM из-за глубины резкости, которую может захватить изображение SEM. Цветное изображение.

  • Омматидии из антарктического криля глаза, большее увеличение глаз криля в. СЭМ охватывают диапазон от световой микроскопии до увеличений, доступных с помощью ТЕМ . Цветное изображение.

  • СЭМ-изображение нормальной циркулирующей крови человека . Это старая и зашумленная микрофотография обычного объекта для микрофотографий SEM: эритроцитов.

  • СЭМ изображение гедереллоида из девона штата Мичиган (наибольший диаметр трубки 0,75 мм). СЭМ широко используется для получения детальных изображений микро- и макро окаменелостей.

  • Изображение в отраженных электронах (BSE) богатой сурьмой области во фрагменте древнего стекла. Музеи используют SEM для неразрушающего изучения ценных артефактов.

  • СЭМ-изображение коррозионного слоя на поверхности фрагмента древнего стекла; Обратите внимание на ламинарную структуру коррозионного слоя.

  • СЭМ-изображение слоя фоторезиста, используемого в производстве полупроводников, полученное с помощью автоэмиссионного СЭМ. Эти SEM важны в полупроводниковой промышленности из-за их возможностей высокого разрешения.

  • СЭМ-изображение поверхности почечного камня, показывающее тетрагональные кристаллы уэдделлита (дигидрата оксалата кальция), выходящие из аморфной центральной части камня. Длина рисунка по горизонтали составляет 0,5 мм фигурного оригинала.

  • Два изображения кристаллов снега из инея одинаковой глубины , просмотренные через световой микроскоп (слева) и изображение, полученное с помощью SEM (справа). Обратите внимание на то, как изображение, полученное с помощью SEM, позволяет четко различать мелкие детали структуры, которые трудно полностью различить на изображении, полученном с помощью светового микроскопа.

  • Эпидермальные клетки с внутренней поверхности луковой чешуи. Под шагреневидными клеточными стенками можно увидеть ядра и маленькие органеллы, плавающие в цитоплазме. Это BSE-изображение образца, окрашенного лантаноидами, было получено без предварительной фиксации, обезвоживания или распыления.

  • СЭМ-изображение устьиц на нижней поверхности листа.

  • Приложения для электронной микроскопии
  • Электронная микроскопия
  • Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия
  • Катодолюминесцентный микроскоп
  • Судебная инженерия
  • Криминалистика
  • Список методов анализа поверхности
  • Микроскопия
  • Тини Тед из города Репы (для чтения самой маленькой книги в мире требуется сканирующий электронный микроскоп).
  • Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ)

  1. ^ Стокс, Дебби Дж. (2008). Принципы и практика сканирующей электронной микроскопии при переменном давлении в окружающей среде (VP-ESEM) . Чичестер: Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0470758748.
  2. ^ Макмаллан Д. (2006). «Сканирующая электронная микроскопия 1928–1965 гг.» . Сканирование . 17 (3): 175–185. DOI : 10.1002 / sca.4950170309 . PMC  2496789 .
  3. ^ Макмаллан Д. (1988). «Фон Арденн и растровый электронный микроскоп». Proc Roy Microsc Soc . 23 : 283–288.
  4. ^ Кнолль, Макс (1935). "Aufladepotentiel und Sekundäremission elektronenbestrahlter Körper". Zeitschrift für Technische Physik . 16 : 467–475.
  5. ^ фон Арденн М. Усовершенствования в электронных микроскопах. ГБ 511204 , дата съезда (Германия) 18 февраля 1937 г.
  6. ^ фон Арденне, Манфред (1938). "Das Elektronen-Rastermikroskop. Теоретические основы". Zeitschrift für Physik (на немецком языке). 109 (9–10): 553–572. Bibcode : 1938ZPhy..109..553V . DOI : 10.1007 / BF01341584 .
  7. ^ фон Арденне, Манфред (1938). "Das Elektronen-Rastermikroskop. Praktische Ausführung". Zeitschrift für Technische Physik (на немецком языке). 19 : 407–416.
  8. ^ Зворыкин В.А., Хиллер Дж, Снайдер Р.Л. (1942) Сканирующий электронный микроскоп. ASTM Bull 117, 15–23.
  9. ^ Макмаллан Д. (1953). «Усовершенствованный растровый электронный микроскоп для непрозрачных образцов». Труды ИЭЭ - Часть II: Энергетика . 100 (75): 245–256. DOI : 10,1049 / пи-2.1953.0095 .
  10. ^ Oatley CW, Nixon WC, Pease RFW (1965) Сканирующая электронная микроскопия. Adv Electronics Electron Phys 21, 181–247.
  11. ^ Смит К.С.А., Оатли, CW (1955). «Растровый электронный микроскоп и области его применения». Британский журнал прикладной физики . 6 (11): 391–399. Bibcode : 1955BJAP .... 6..391S . DOI : 10.1088 / 0508-3443 / 6/11/304 .CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  12. ^ Wells OC (1957) Создание сканирующего электронного микроскопа и его применение для исследования волокон. Докторская диссертация, Кембриджский университет.
  13. ^ а б Судзуки, Э. (2002). «Сканирующая электронная микроскопия высокого разрешения клеток, меченных иммунным золотом, с использованием тонкого плазменного покрытия из осмия». Журнал микроскопии . 208 (3): 153–157. DOI : 10.1046 / j.1365-2818.2002.01082.x . PMID  12460446 .
  14. ^ а б в Гольдштейн, Г.И.; Ньюбери, Делавэр; Echlin, P .; Джой, округ Колумбия; Fiori, C .; Лифшин, Э. (1981). Сканирующая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ . Нью-Йорк: Пленум Пресс. ISBN 978-0-306-40768-0.
  15. ^ Селигман, Арнольд М .; Wasserkrug, Hannah L .; Ханкер, Джейкоб С. (1966). «Новый метод окрашивания для усиления контраста липидсодержащих мембран и капель в ткани, фиксированной тетроксидом осмия, с помощью осмиофильного тиокарбогидразида (TCH)» . Журнал клеточной биологии . 30 (2): 424–432. DOI : 10,1083 / jcb.30.2.424 . PMC  2106998 . PMID  4165523 .
  16. ^ Малик, Линда Э .; Уилсон, Ричард Б .; Стетсон, Дэвид (1975). «Модифицированная процедура тиокарбогидразида для сканирующей электронной микроскопии: повседневное использование для нормальных, патологических или экспериментальных тканей». Биотехника и гистохимия . 50 (4): 265–269. DOI : 10.3109 / 10520297509117069 . PMID  1103373 .
  17. ^ Конрад, Сайлер; Джонс, Эмили Лена; Ньюсом, Сет Д .; Шварц, Дуглас В. (2016). «Изотопы костей, яичная скорлупа и разведение индейки в Арройо Хондо Пуэбло». Журнал археологической науки: отчеты . 10 : 566–574. DOI : 10.1016 / j.jasrep.2016.06.016 .
  18. ^ а б в Джеффри, CE; Читайте, Н.Д. (1991). «Окружающая и низкотемпературная растровая электронная микроскопия». В зале, JL; Хоуз, CR (ред.). Электронная микроскопия растительных клеток . Лондон: Academic Press. С. 313–413. ISBN 978-0-12-318880-9.
  19. ^ Карновский, MJ (1965). «Фиксатор формальдегид-глутаральдегид высокой осмоляльности для использования в электронной микроскопии» (PDF) . Журнал клеточной биологии . 27 (2): 1A – 149A. JSTOR  1604673 .
  20. ^ Кирнан, Дж. А. (2000). «Формальдегид, формалин, параформальдегид и глутаральдегид: что это такое и что они делают» . Микроскопия сегодня . 2000 (1): 8–12. DOI : 10.1017 / S1551929500057060 .
  21. ^ Рассел, SD; Даглян, КП (1985). «Наблюдения с помощью сканирующего электронного микроскопа на глубоких срезах биологических тканей: сравнение различных фиксаторов и заливочных материалов». Журнал техники электронной микроскопии . 2 (5): 489–495. DOI : 10.1002 / jemt.1060020511 .
  22. ^ Chandler, Douglas E .; Роберсон, Роберт В. (2009). Биоимиджинг: современные концепции световой и электронной микроскопии . Садбери, Массачусетс: издательство "Джонс и Бартлетт". ISBN 9780763738747.
  23. ^ Фолкнер, Кристина; и другие. (2008). «Заглядывать в поля ямы: модель множественного двойникования вторичного образования плазмодесм в табаке» . Растительная клетка . 20 (6): 1504–18. DOI : 10.1105 / tpc.107.056903 . PMC  2483367 . PMID  18667640 .
  24. ^ Wergin, WP; Эрбе, Э. Ф. (1994). «Снежные кристаллы: улавливание снежинок для наблюдения с помощью низкотемпературного растрового электронного микроскопа» . Сканирование . 16 (Дополнение IV): IV88.
  25. ^ Барнс, PRF; Mulvaney, R .; Вольф, EW; Робинсон, К.А. (2002). «Методика исследования полярных льдов с помощью растрового электронного микроскопа». Журнал микроскопии . 205 (2): 118–124. DOI : 10,1046 / j.0022-2720.2001.00981.x . PMID  11879426 .
  26. ^ Хиндмарш, JP; Russell, AB; Чен, XD (2007). «Основы распылительной заморозки пищевых продуктов - микроструктура замороженных капель». Журнал пищевой инженерии . 78 (1): 136–150. DOI : 10.1016 / j.jfoodeng.2005.09.011 .
  27. ^ Сканирующий электронный микроскоп сверхвысокого разрешения SU9000
  28. ^ Everhart, TE; Торнли, RFM (1960). «Широкополосный детектор микро-микроамперных токов низкоэнергетических электронов» (PDF) . Журнал научных инструментов . 37 (7): 246–248. Bibcode : 1960JScI ... 37..246E . DOI : 10.1088 / 0950-7671 / 37/7/307 .
  29. ^ Hitachi запускает FE-SEM с самым высоким разрешением в мире . Нанотехнологии сейчас . 31 мая 2011 г.
  30. ^ Такаку, Ясухару; Сузуки, Хироши; Охта, Исао; Цуцуи, Таками; Мацумото, Харуко; Шимомура, Масацугу; Харияма, Такахико (7 марта 2015 г.). «Поверхностный экран NanoSuit успешно защищает организмы в высоком вакууме: наблюдения за живыми организмами с помощью FE-SEM» . Труды Лондонского королевского общества B: биологические науки . 282 (1802): 20142857. DOI : 10.1098 / rspb.2014.2857 . ISSN  0962-8452 . PMC  4344158 . PMID  25631998 .
  31. ^ Данилатос, GD (1988). «Основы экологической растровой электронной микроскопии». Успехи в электронике и электронной физике Том 71 . Успехи электроники и электронной физики. 71 . С. 109–250. DOI : 10.1016 / S0065-2539 (08) 60902-6 . ISBN 9780120146710.
  32. ^ Патент США 4823006 , Danilatos, Герасим Д. и Льюис, Джордж С., «Интегрированное электронно - оптический дифференциальную систему обнаружения сигнала / откачки / изображений для окружающей среды сканирующего электронного микроскопа», опубликованном 18 апреля 1989 
  33. ^ Данилатос, GD (1990). Теория газового детекторного устройства в ESEM . Успехи электроники и электронной физики. 78 . С. 1–102. DOI : 10.1016 / S0065-2539 (08) 60388-1 . ISBN 9780120146789.
  34. ^ Патент США 4785182 , Mancuso, James F .; Максвелл, Уильям Б. и Данилатос, Герасимос Д., "Детектор вторичных электронов для использования в газовой атмосфере", опубликованный 15 ноября 1988 г. 
  35. ^ История электронной микроскопии 1990-х годов . sfc.fr
  36. ^ de Jonge, N .; Росс, FM (2011). «Электронная микроскопия образцов в жидкости». Природа Нанотехнологии . 6 (8): 695–704. Bibcode : 2003NatMa ... 2..532W . DOI : 10.1038 / nmat944 . PMID  12872162 .
  37. ^ Кляйн, Тобиас; Бур, Эгберт; Фразе, Карл Г. (2012). TSEM: Обзор сканирующей электронной микроскопии в режиме пропускания и ее применения . Достижения в области визуализации и электронной физики. 171 . С. 297–356. DOI : 10.1016 / B978-0-12-394297-5.00006-4 . ISBN 9780123942975.
  38. ^ Берджесс, Джереми (1987). Под микроскопом: раскрытый скрытый мир . КУБОК Архив. п. 11. ISBN 978-0521399401.
  39. ^ Отображение ваших истинных цветов , 3D и цвета в электронной микроскопии в журнале Lab News
  40. ^ а б в г д Миньо, Кристоф (2018). «Цвет (и 3D) для растровой электронной микроскопии» . Микроскопия сегодня . 26 (3): 12–17. DOI : 10.1017 / S1551929518000482 .
  41. ^ «Введение в электронную микроскопию» (PDF) . Компания FEI. п. 15 . Проверено 12 декабря 2012 года .
  42. ^ «В следующий понедельник Digital Surf запустит революционную раскраску изображений SEM» . Материалы AZO. 22 января 2016 . Проверено 23 января +2016 .
  43. ^ Антоновский, А. (1984). «Применение цвета к SEM-изображениям для увеличения четкости». Micron и Microscopica Acta . 15 (2): 77–84. DOI : 10.1016 / 0739-6260 (84) 90005-4 .
  44. ^ Данилатос, GD (1986). «Цветные микрофотографии сигналов обратно рассеянных электронов в SEM». Сканирование . 9 (3): 8–18. DOI : 10.1111 / j.1365-2818.1986.tb04287.x .
  45. ^ Данилатос, GD (1986). «Экологическая растровая электронная микроскопия в цвете» . Журнал микроскопии . 142 : 317–325. DOI : 10.1002 / sca.4950080104 .
  46. ^ Bertazzo, S .; Джентльмен, Э .; Cloyd, KL; Честер, AH; Якуб, MH; Стивенс, ММ (2013). «Наноаналитическая электронная микроскопия открывает фундаментальные знания о кальцификации сердечно-сосудистой ткани человека» . Материалы природы . 12 (6): 576–583. Bibcode : 2013NatMa..12..576B . DOI : 10.1038 / nmat3627 . hdl : 10044/1/21901 . PMC  5833942 . PMID  23603848 .
  47. ^ Бертаццо, Серджио; Служанка, Сюзанна CR; Каллепитис, Хараламбос; Страх, Сара; Стивенс, Молли М .; Се, Хай-нань (9 июня 2015 г.). «Волокна и клеточные структуры, сохранившиеся в образцах динозавров возрастом 75 миллионов лет» . Nature Communications . 6 : 7352. Bibcode : 2015NatCo ... 6.7352B . DOI : 10.1038 / ncomms8352 . PMC  4468865 . PMID  26056764 .
  48. ^ Реконструкция стерео SEM с использованием MountainsMap SEM версии 7.4 на процессоре i7 2600 с тактовой частотой 3,4 ГГц
  49. ^ Баттерфилд, Николас; Роу, Пенни М .; Стюарт, Эмили; Русел, Дэвид; Нешиба, Стивен (16 марта 2017 г.). «Количественная трехмерная шероховатость льда с помощью сканирующей электронной микроскопии» . Журнал геофизических исследований: атмосферы . 122 (5): 3023–3025. Bibcode : 2017JGRD..122.3023B . DOI : 10.1002 / 2016JD026094 .
  50. ^ Баттерфилд, Николас; Роу, Пенни М .; Стюарт, Эмили; Русел, Дэвид; Нешиба, Стивен (16 марта 2017 г.). «Количественная трехмерная шероховатость льда с помощью сканирующей электронной микроскопии» . Журнал геофизических исследований: атмосферы . 122 (5): 3025–3041. Bibcode : 2017JGRD..122.3023B . DOI : 10.1002 / 2016JD026094 .
  51. ^ Багаи Рад, Лейли (2007). «Вычислительная сканирующая электронная микроскопия» . Международная конференция по границам характеристик и метрологии . 931 : 512. Bibcode : 2007AIPC..931..512R . DOI : 10.1063 / 1.2799427 .
  52. ^ Багаи Рад, Лейли; Даунс, Ян; Ye, Jun; Адлер, Дэвид; Пиз, Р. Фабиан В. (2007). «Экономические приближенные модели для обратно рассеянных электронов». Журнал вакуумной науки и техники . 25 (6): 2425. Bibcode : 2007JVSTB..25.2425B . DOI : 10.1116 / 1.2794068 .
  53. ^ Тахмасеби, Педжман; Джавадпур, Фарзам; Сахими, Мухаммад (2015). «Мультимасштабное и многомасштабное моделирование сланцев, их текучести и морфологических свойств» . Научные отчеты . 5 : 16373. Bibcode : 2015NatSR ... 516373T . DOI : 10.1038 / srep16373 . PMC  4642334 . PMID  26560178 .
  54. ^ Тахмасеби, Педжман; Джавадпур, Фарзам; Сахими, Мухаммад (2015). "Трехмерная стохастическая характеристика изображений сланцевого сканирующего электронного микроскопа". Транспорт в пористой среде . 110 (3): 521–531. DOI : 10.1007 / s11242-015-0570-1 .
  55. ^ Тахмасеби, Педжман; Сахими, Мухаммад (2012). «Реконструкция трехмерной пористой среды с использованием одного тонкого сечения» . Physical Review E . 85 (6): 066709. Bibcode : 2012PhRvE..85f6709T . DOI : 10.1103 / PhysRevE.85.066709 . PMID  23005245 .
  56. ^ Мерфи, GE; Ловекамп, Британская Колумбия; Зерфас, премьер-министр (август 2010 г.). «Ионно-абразионная сканирующая электронная микроскопия выявляет искаженную морфологию митохондрий печени при метилмалоновой ацидемии у мышей» . Журнал структурной биологии . 171 (2): 125–32. DOI : 10.1016 / j.jsb.2010.04.005 . PMC  2885563 . PMID  20399866 .
  57. ^ "Мультимедийная галерея - трехмерное изображение клеток млекопитающих с помощью ионно-абразивной СЭМ | NSF - Национальный научный фонд" . www.nsf.gov .
  58. ^ Баттерфилд, Николас; Роу, Пенни М .; Стюарт, Эмили; Русел, Дэвид; Нешиба, Стивен (16 марта 2017 г.). «Количественная трехмерная шероховатость льда с помощью сканирующей электронной микроскопии» . Журнал геофизических исследований: атмосферы . 122 (5): 3023–3041. Bibcode : 2017JGRD..122.3023B . DOI : 10.1002 / 2016JD026094 .

Общий
  • HowStuffWorks - Как работают сканирующие электронные микроскопы
  • Примечания к SEM Примечания, охватывающие все аспекты SEM
  • Сканирующая электронная микроскопия: основы анимационного руководства о том, как работает SEM
  • Научитесь использовать SEM - среда онлайн-обучения для людей, желающих использовать SEM. Предоставлено Microscopy Australia
  • Виртуальный СЭМ - бенгальский огонь  - интерактивное моделирование растрового электронного микроскопа (СЭМ)
  • Подготовка образца для SEM подготовка непроводящего объекта для SEM ( QuickTime -фильм)
  • многоканальная цветная СЭМ-визуализация  - и с BSE
  • Примеры изображений DDC-SEM
  • Видео о сканирующем электронном микроскопе , Университет прикладных наук Карлсруэ
  • анимации и пояснения к различным типам микроскопов, включая электронные микроскопы (Université Paris Sud)
История
  • Ссылки на историю микроскопии из Университета Алабамы, факультет биологических наук
  • История экологического сканирующего электронного микроскопа (ESEM)
Изображений
  • Установка электронного микроскопа Риппеля Множество десятков (в основном биологических) СЭМ-изображений из Дартмутского колледжа.
  • СЭМ-изображения окрашивания лантаноидами из НИИ глазных болезней, Москва.