ไขความลับระดับนาโน: กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM)

SEM คืออะไร?
SEM (Scanning Electron Microscope) หรือกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด คือเครื่องมือวิเคราะห์ที่ใช้ลำอิเล็กตรอนพลังงานสูงในการสแกนพื้นผิวของตัวอย่าง เพื่อสร้างภาพที่มีความละเอียดสูงในระดับนาโนเมตร

ต่างจากกล้องจุลทรรศน์แสงที่ใช้แสงในการสร้างภาพ  SEM สามารถให้ภาพที่มีความคมชัดและรายละเอียดพื้นผิวที่ลึกกว่า ช่วยให้เรา "มองเห็น" โครงสร้างระดับจุลภาคที่ตาเปล่าหรือกล้องทั่วไปมองไม่เห็น

SEM ทำงานอย่างไร?
ลำอิเล็กตรอนถูกเร่งและโฟกัสลงบนพื้นผิวของตัวอย่าง เมื่อลำอิเล็กตรอนนี้ปะทะกับตัวอย่าง จะเกิดสัญญาณต่าง ๆ เช่น อิเล็กตรอนทุติยภูมิ อิเล็กตรอนสะท้อนกลับ และรังสีเอกซ์ ซึ่งจะถูกตรวจจับและนำมาสร้างเป็นภาพ SEM ใช้เลนส์แม่เหล็กไฟฟ้าและขดลวดเบี่ยงเบนเพื่อสแกนภาพ โดยคุณภาพของภาพขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ของลำอิเล็กตรอน

จุดเด่นหลักของ SEM

• ความละเอียดสูง: โดยทั่วไปอยู่ที่ 0.5–4 นาโนเมตร สูงกว่ากล้องจุลทรรศน์แสงมาก
• ระยะชัดลึกมาก: ให้ภาพแบบกึ่งสามมิติพร้อมความแตกต่างของพื้นผิวและองค์ประกอบ
• วิเคราะห์องค์ประกอบได้: เมื่อทำงานร่วมกับตัวตรวจจับสัญญาณ สามารถวิเคราะห์ธาตุได้ทั้ง เชิงคุณภาพและเชิงปริมาณ
• การใช้งานหลากหลาย: เหมาะกับวัสดุศาสตร์ วิทยาศาสตร์ชีวภาพ ยา และอิเล็กทรอนิกส์ ฯลฯ

ประเภทของ SEM

• Tabletop SEM: ขนาดกะทัดรัด ใช้งานง่าย เหมาะสำหรับงานวิเคราะห์ประจำวันที่ต้องการผลลัพธ์รวดเร็ว การวิเคราะห์ทั่วไปและการเรียนการสอน
• Tungsten SEM: ให้กำลังขยายและความละเอียดสูง เหมาะสำหรับการดูโครงสร้างระดับไมครอน
• FE และ UHR FE SEM: ให้ความละเอียดสูงมาก เหมาะสำหรับตัวอย่างระดับนาโนหรืองานวิเคราะห์ที่ซับซ้อน

การใช้งาน
SEM ถูกใช้อย่างแพร่หลายในงานวิจัยและพัฒนา การควบคุมคุณภาพ และการวิเคราะห์ความล้มเหลว มีความสำคัญต่อหลายอุตสาหกรรม เช่น นาโนเทคโนโลยี การพัฒนายา โลหะวิทยา และเซมิคอนดักเตอร์

การใช้งาน SEM ในหลากหลายสาขา

• วัสดุศาสตร์ – วิเคราะห์โครงสร้างของโลหะ โลหะผสม ท่อนาโน และเซมิคอนดักเตอร์
• ชีววิทยา – ดูโครงสร้างเซลล์ เนื้อเยื่อ
• อุตสาหกรรม – ใช้ในการควบคุมคุณภาพ วิเคราะห์ความเสียหาย และวิจัยผลิตภัณฑ์ใหม่
• เภสัชกรรม – ตรวจสอบผิวของเม็ดยาและอนุภาค

ใครใช้ SEM ได้บ้าง?

ปัจจุบัน SEM ไม่ได้จำกัดแค่ห้องปฏิบัติการขนาดใหญ่แล้ว ด้วยเทคโนโลยี SEM ตั้งโต๊ะ ที่ใช้งานง่าย ขนาดเล็ก ราคาย่อมเยา ผู้ใช้ทั่วไปหรือเจ้าหน้าที่ในห้องปฏิบัติการนก็สามารถใช้งานได้โดยไม่ต้องมีการฝึกซ้อมยาวนาน

แนวทางเลือกใช้ SEM

• ตั้งเป้าหมายการวิเคราะห์ให้ชัดเจน
• พิจารณาความละเอียดและกำลังขยายที่ต้องการ
• เลือก SEMให้เหมาะกับลักษณะตัวอย่าง พื้นที่ใช้งาน และความเชี่ยวชาญของผู้ใช้