Principi Operativi del Microscopio Elettronico a Scansione (SEM)

Principi Operativi del Microscopio Elettronico a Scansione (SEM)

Il Microscopio Elettronico a Scansione (SEM) è un avanzato strumento di microscopia che utilizza un fascio di elettroni per esaminare la superficie dei campioni con una risoluzione molto più elevata rispetto ai microscopi ottici. Il fascio di elettroni è generato da una sorgente, solitamente un filamento di tungsteno o una Field Emission Gun (FEG), e viene poi focalizzato sul campione da un sistema di lenti elettromagnetiche. Queste lenti includono una lente di condensazione, che concentra gli elettroni, e una lente obiettivo, che li focalizza sul campione. Una serie di diaframmi elimina gli elettroni fuori asse per migliorare la qualità dell'immagine. Il SEM rileva i segnali prodotti dall'interazione degli elettroni con il campione, come gli elettroni secondari e retrodiffusi, che forniscono informazioni sulla topografia e la composizione del campione. La risoluzione del SEM può raggiungere valori dell'ordine di 1-5 nm, e la sua profondità di campo è significativamente maggiore rispetto a quella dei microscopi ottici, permettendo di ottenere immagini tridimensionali dettagliate.

Evoluzione delle Sorgenti di Elettroni nel SEM

La sorgente di elettroni, o cannone elettronico, è un componente cruciale del SEM che determina la qualità e la risoluzione delle immagini. Inizialmente, i SEM utilizzavano filamenti di tungsteno che emettevano elettroni per effetto termoionico. Successivamente, sono stati introdotti i filamenti di esaboruro di lantanio (LaB6), che offrono una maggiore luminosità e una vita utile più lunga. Le Field Emission Guns (FEG), che utilizzano un campo elettrico per estrarre elettroni da una punta di metallo fredda, hanno ulteriormente migliorato la risoluzione grazie alla loro capacità di produrre un fascio di elettroni con una distribuzione energetica più ristretta e una maggiore coerenza.