การสแกนเทียบกับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน: ความแตกต่างและการเปรียบเทียบ

กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงมีข้อเสียหลายประการ ซึ่งนำไปสู่การประดิษฐ์กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน การเลี้ยวเบนของโฟตอนเป็นพื้นฐานของกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง

แนวคิดของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเกิดขึ้นเมื่อค้นพบว่ามันเป็นไปได้ที่จะเกิดการเลี้ยวเบนโดยใช้อิเล็กตรอน

ความยาวคลื่นของอิเล็กตรอนน้อยกว่าโฟตอนอย่างมาก เนื่องจากอิเล็กตรอนมีมวลมากกว่าโปรตอนอย่างมาก

เป็นผลให้อิเล็กตรอนหักเหน้อยกว่าโฟตอน หนึ่ง กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ใช้หลักการนี้เพื่อสร้างภาพที่คมชัดยิ่งขึ้นซึ่งสามารถขยายได้มากกว่ากล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่ใช้กันมากที่สุดมีสองประเภท: กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) และกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM).

ประเด็นที่สำคัญ

1. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนจะสร้างภาพโดยการสแกนลำแสงอิเล็กตรอนที่โฟกัสบนพื้นผิวของชิ้นงาน เพื่อให้รายละเอียดภูมิประเทศของพื้นผิว
2. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนส่งอิเล็กตรอนผ่านตัวอย่างบางๆ ทำให้เกิดภาพโครงสร้างภายในที่มีความละเอียดสูง
3. กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดให้ระยะชัดลึกที่มากกว่ากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน ทำให้สามารถถ่ายภาพสามมิติได้

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด vs กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน

ความแตกต่างระหว่างกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านคือ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดจะสร้างภาพพื้นผิวโดยการสะท้อนอิเล็กตรอนจากพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบ ในทางตรงกันข้าม กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านจะสร้างภาพถ่ายภายในของแบบจำลองโดยการเปล่งอิเล็กตรอนที่ผ่านเข้าไป

SEM นำเสนอความประณีตและมุ่งเน้น คาน ของอิเล็กตรอนที่มีต่อตัวอย่าง อิเล็กตรอนเหล่านี้ถูกจับหลังจากสะท้อนจากพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบ

ภาพขยายถูกสร้างขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนทำปฏิกิริยากับพื้นผิวของชิ้นงาน พื้นผิวของชิ้นงานทดสอบรุ่นขยายสามารถผลิตได้มากถึง 2,000,000 เท่า

TEM เป็นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่ปล่อยลำแสงอิเล็กตรอนในวงกว้าง อิเล็กตรอนจะถูกจับหลังจากผ่านลำแสงนี้ และเจาะทะลุชิ้นงานทั้งหมด

จึงได้ภาพของชิ้นงานทดสอบซึ่งแสดงโครงสร้างภายในโดยละเอียด ภาพนี้สามารถขยายได้สูงสุด 50,000,000 เท่า

ตารางเปรียบเทียบ

พารามิเตอร์ของการเปรียบเทียบ	สแกนกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน	กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน
คำนิยาม	อิเล็กตรอนที่ถูกปล่อยออกมาโดย TEM จะทะลุผ่านตัวอย่างทั้งหมด นั่นคือพวกเขาจะเจาะเข้าไป	ลำแสงอิเล็กตรอนที่ผ่านการขัดเกลาและโฟกัสจะถูกปล่อยออกมาโดย SEM
ภาพที่ผลิต	SEMs สร้างภาพภูมิประเทศหรือพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบ	TEM ให้ภาพภายในของชิ้นงานโดยละเอียด
TEM สามารถสร้างภาพ 3 มิติได้	SEM สร้างภาพภูมิประเทศหรือพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบ	อิเล็กตรอนถูกปล่อยออกมาจาก TEM ในลำแสงกว้าง
ความละเอียด	ภาพที่ผลิตมีความละเอียดต่ำ	ภาพที่ผลิตมีความละเอียดสูง
ขนาดภาพ	SEM สามารถสร้างภาพ 2 มิติได้เท่านั้น	TEM สามารถสร้างภาพ 3 มิติได้
ความเร็ว	SEM เร็วกว่าในการประมวลผลภาพ	TEMs ประมวลผลภาพในอัตราที่ช้าลง
การอวดอ้าง	SEMs มีพลังขยายสูงถึง 2,000,000	กำลังขยายของ TEM สามารถเข้าถึง 50,000,000 เท่า
การเตรียมตัวอย่าง	สำหรับการขยาย SEM ไม่ต้องการการเตรียมตัวอย่างมาก	จำเป็นต้องเตรียมตัวอย่างสำหรับการขยายใน TEM
ราคา	ค่าใช้จ่ายในการดำเนินการ SEM นั้นต่ำ	TEMs มีค่าใช้จ่ายในการดำเนินการสูง
ทักษะที่จำเป็น	SEM นั้นใช้งานง่ายและไม่ต้องใช้ทักษะพิเศษในการทำงาน	TEM เป็นอุปกรณ์ที่ซับซ้อนซึ่งต้องการการฝึกอบรมในระดับหนึ่งจึงจะใช้งานได้

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดคืออะไร?

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) ใช้อิเล็กตรอนในการส่องสว่างชิ้นงานและสร้างภาพที่ขยายใหญ่ขึ้น ใช้ปืนอิเล็กตรอนเพื่อขับอิเล็กตรอนออกจากแบบจำลอง

ลำแสงอิเล็กตรอนถูกปล่อยออกมาจากปืน SEM ปล่อยอิเล็กตรอนออกมาเป็นลำแสงที่ละเอียดและโฟกัส

เมื่อเทียบกับกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงซึ่งสามารถขยายได้มาก SEM สามารถสร้างภาพที่มีความละเอียดสูงกว่าได้

อิเล็กตรอนที่ถูกปล่อยออกมาโดย SEM จะสะท้อนจากพื้นผิว ดังนั้นจึงไม่สามารถทะลุผ่านชิ้นงานทดสอบได้ การใช้ SEM ทำให้สามารถถ่ายภาพตัวอย่างได้ทั้งแบบภูมิประเทศหรือแบบพื้นผิว

SEM ปล่อยลำแสงอิเล็กตรอนที่ได้รับการขัดเกลาและโฟกัส ภาพที่ผลิตมีความละเอียดต่ำ

SEM สามารถสร้างภาพสองมิติเท่านั้น อุปกรณ์เหล่านี้ประมวลผลภาพได้รวดเร็วยิ่งขึ้น

พื้นที่ การอวดอ้าง พลังของ SEM สามารถเข้าถึงได้สูงถึง 2,000,000 SEM ไม่จำเป็นต้องเตรียมตัวอย่างมากนักก่อนการขยาย

มีราคาไม่แพงนักในการใช้งาน การตลาดผ่านเครื่องมือค้นหาใช้งานง่ายและไม่ต้องใช้ทักษะพิเศษในการทำงาน

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่านคืออะไร?

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนอีกประเภทหนึ่งคือกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน

พลังความละเอียดของมันมากกว่าโฟตอนโปรเจกเตอร์มาก เพราะมันสร้างภาพโดยการฉายอิเลคตรอนแทนที่จะเป็นโฟตอน

TEM ปล่อยลำแสงอิเล็กตรอนออกมาในรูปของลำแสงอิเล็กตรอนในวงกว้าง อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาโดย TEM จะผ่านชิ้นงานทั้งหมด ดังนั้นพวกมันจึงทะลุผ่านได้

ภาพเหล่านี้แสดงรายละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้างภายในของชิ้นงานทดสอบ 

มีความละเอียดสูงในภาพที่ผลิต สามารถสร้างภาพ 3 มิติด้วย TEM ได้

กำลังขยายของ TEM ถึง 50,000,000 เท่า TEMs ประมวลผลภาพช้าลง

ใน TEM ต้องเตรียมตัวอย่างสำหรับการขยาย ต้นทุนการดำเนินงานของ TEM นั้นสูง

จำเป็นต้องมีการฝึกอบรมในการใช้งาน TEM เนื่องจากเป็นอุปกรณ์ที่ซับซ้อน

ความแตกต่างหลักระหว่างกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน 

1. SEM ปล่อยลำแสงอิเล็กตรอนที่ได้รับการขัดเกลาและโฟกัสซึ่งสะท้อนจากพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบ ในทางตรงกันข้าม TEM จะปล่อยอิเล็กตรอนออกมาเป็นลำแสงกว้างที่ทะลุผ่านชิ้นงานทดสอบทั้งหมด และเจาะเข้าไปในชิ้นงานนั้น
2. SEM สร้างภาพภูมิประเทศหรือพื้นผิวของชิ้นงานที่มีความละเอียดต่ำ ในขณะที่ TEM สร้างภาพที่มีความละเอียดสูงและมีรายละเอียดภายในชิ้นงาน
3. SEM ประมวลผลภาพได้เร็วขึ้นและมีพลังขยายสูงถึง 2,000,000 ในขณะที่ TEM ประมวลผลภาพในอัตราที่ช้าลงและมีพลังขยายสูงถึง 50,000,000 
4. SEM มีต้นทุนการดำเนินงานต่ำ ในขณะที่ TEM มีต้นทุนการดำเนินงานสูง
5. SEM ใช้งานง่ายและไม่ต้องใช้ทักษะเฉพาะในการรัน ในขณะที่ TEM เป็นอุปกรณ์ที่ซับซ้อนซึ่งต้องมีการฝึกอบรมจึงจะใช้งานได้

อ้างอิง

1. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0508-3443/6/11/304/meta
2. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-1-4757-2519-3_1

อัพเดตล่าสุด : 04 กรกฎาคม 2023