ĆWICZENIE NR 7

SKANINGOWA MIKROSKOPIA ELEKTRONOWA

Sprawozdanie winno zawierać:

1. Opracowanie otrzymanych zdjęć z mikroskopu skaningowego na podstawie informacji z zajęć i literatury.

2. Schemat budowy elektronowego mikroskopu skaningowego oraz jego zastosowania.

Zakres wiedzy:

§        Budowa i zasada działania mikroskopu transmisyjnego

§         Metody badawcze w mikroskopii transmisyjnej

§        Budowa i zasada działania mikroskopu skaningowego

§         Rodzaje sygnałów wykorzystywanych w mikroskopie skaningowym

§         Zastosowanie mikroskopii skaningowej

Przebieg ćwiczenia

Przeprowadzić obserwacje próbek na skaningowym mikroskopie elektronowym.

Opisać otrzymane zdjęcia próbek.

Wyciągnąć wnioski z obserwacji.

Literatura:

1.      Rudnik S.: Metaloznawstwo, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1996.

2.      Blicharski M.: Wstęp do inżynierii materiałowej, Wydawnictwa AGH, Kraków 1998

3.      Dobrzański L. A.: Metaloznawstwo z podstawami nauki o materiałach, Wydawnictwa NaukowoTechniczne, Warszawa 1996

4.      Szamański H.: Mikroskopy elektronowe, WKŁ Warszawa1965

5.      Kozubowski I.: Metody mikroskopii elektronowej, Wydawnictwo Śląsk, Katowice 1975

Ogólna zasada działania mikroskopu elektronowego jest podobna do mikroskopu optycznego. Różnica polega na tym, że zamiast promieni świetlnych  źródło (działo elektronowe w cylindrze wehnelt’a do którego podpinamy napięcie rzędu 30 [kV]) emituje wiązkę elektronów, następnie odpowiednio skupioną i kierowaną przez układ cewek, będących odpowiednikiem elementów optycznych w tradycyjnym mikroskopie.

Wiązka  elektronów dociera następnie do powierzchni próbki, która nie musi mieć tak idealnie gładkiej powierzchni jak próbka w mikroskopie optycznym. Następnie w zależności od rodzaju mikroskopu elektronowego elektrony te przechodząc przez próbkę (mikroskop transmisyjny) lub odbijając się od niej (mikroskop odbiciowy, skaningowy) tworzą obraz powierzchni próbki.. Tak otrzymany obraz jest następnie odzwierciedlany na kliszy fotograficznej lub przesyłany do komputera. Zdolność rozdzielcza tego typu mikroskopów jest o wiele większa niż mikroskopów tradycyjnych i wynosi ok. 0,2 [nm] (dla mikroskopu optycznego ok. 0,2 []), a powiększenie może dochodzić do 250 tys. razy.

Schemat budowy skaningowego mikroskopu elektronowego oraz jego zastosowania.

Mikroskop skaningowy składa się z:

·        działa elektronowego, gdzie wytwarzana jest wiązka elektronów,

·        kolumny, w której następuję przyspieszanie i ogniskowanie wiązki elektronów,

·        komory próbki, gdzie ma miejsce interakcja wiązki elektronów z próbką,

·        zestawu detektorów odbierających różne sygnały emitowane przez próbkę

·        systemu przetwarzania sygnałów na obraz.

Zastosowanie:

w inżynierii materiałowej:

- do badania materiałów (struktury, wtrąceń, powierzchni etc.)

- w badaniach mikrostruktury metali i stopów technicznych

- w badaniu mikrostruktury i fraktografii polimerów, laminatów i ich kompozytów

w medycynie:

-do obserwacji preparatów mikrokorozyjnych naczyń krwionośnych

- do obserwacji kamieni moczowych

- do obserwacji mikro i nano organizmów

              w innych:

- do określania temperatury wypalania ceramiki zabytkowej

- w badaniach torfów

Opis zdjęcia otrzymanego za pomocą mikroskopu skaningowego.

              Do opisu wybrałem zdjęcie o nazwie „b1.jpg”. Zdjęcie to jest wykonane w rozdzielczości 640x480 pikseli w 8 bitowej skali odcieni szarości (256). Różnicowanie głębi zdjęcia odbywa się za pośrednictwem odcieni, im bliżej nas się coś znajduje tym jest jaśniejsze.

Na rysunku tym widzimy na pierwszym planie dwa okrągłe obiekty umieszczone w zagłębieniach będących  czymś na rodzaj gniazd. Widzimy, że krawędzie tych ‘gniazd’ są  nieregularne, przypominają swoją strukturą krajobraz górski z głębokimi dolinami i wysokimi szczytami między nimi. Materiał prawdopodobnie pękł plastycznie w miejscach gdzie na rysunku są najjaśniejsze (prawie białe) miejsca, co wywnioskowałem z tego, że  próbka w tych miejscach jest wydłużona i cienka.

Trudno cokolwiek więcej wydedukować na podstawie rysunku i braku danych o rodzaju materiału, powiększeniu, czy sposobie pobrania próbki. Okrągłe formy w centrum zdjęcia mogą być równie dobrze grafitem kulkowym jak i jakimś wtrąceniem niemetalicznym, może się także okazać, że próbka ta jest np. jakimś materiałem organicznym i nie ma nic wspólnego z metaloznawstwem.