Giới thiệu

Hình 1: Kính hiển vi quét điện tử mới của Hitachi, mô hình SU3800 (bên trái) và SU3900 (bên phải).

Các kính hiển vi quét điện tử (SEM) được sử dụng trong lĩnh vực công nghệ nano, công nghệ sinh học và nhiều lĩnh vực công nghiệp khác để phục vụ mục đích quan sát và phân tích đa dạng, từ việc hiển thị cấu trúc tinh tế của các chất liệu đến việc xác định thành phần của chúng. Khi ứng dụng của SEM mở rộng sang các lĩnh vực và mục tiêu mới, nhu cầu quan sát mẫu có kích thước lớn và trọng lượng nặng, bao gồm các bộ phận ô tô và các vật liệu công nghiệp như sắt và thép, đã trở nên khó khăn do hạn chế của các bệ mẫu SEM đối với kích thước và trọng lượng, thường đòi hỏi mẫu phải được cắt thành các phần nhỏ hoặc xử lý khác trước khi quan sát.

Ngoài ra, trong những năm gần đây, có một nhu cầu ngày càng tăng về việc kiểm soát cấu trúc tinh tế của các loại vật liệu khác nhau nhằm tối ưu hóa chức năng và hiệu suất cải thiện, mở rộng ứng dụng thực tế của công nghệ SEM từ các ứng dụng nghiên cứu và phát triển thông thường sang các lĩnh vực như bảo đảm chất lượng và kiểm soát quy trình sản xuất - những lĩnh vực mà SEM được sử dụng ngày càng phổ biến. Những tiến triển này đã tạo ra nhu cầu cần thiết về sự thuận tiện trong vận hành để giảm gánh nặng thực tế đối với người vận hành SEM.

SU3800 và SU3900 được thiết kế để dễ dàng quan sát các mẫu lớn, nặng và để cung cấp sự thuận tiện trong vận hành. Đặc biệt, SU3900, là mô hình buồng lớn thêm của Hitachi High-Tech, được trang bị sân mẫu lớn nhất của chúng tôi - đường kính 300 mm (* 1) và trọng lượng mẫu tối đa 5 kg (gấp 2,5 lần so với các mô hình thế hệ trước (* 2)) - cho phép quan sát các mẫu lớn mà không cần cắt hoặc xử lý mẫu khác. Hơn nữa, quá trình đo lường sau khi lắp đặt mẫu - từ chiếu tia electron đến điều chỉnh hình ảnh - đã được tự động hóa để cho phép thu thập hình ảnh SEM ngay sau khi bắt đầu quan sát, giúp tăng tốc quá trình quan sát.

Buồng mẫu cho các mẫu lớn, nặng

Hình 2 Một ví dụ về quan sát một mẫu lớn (cao 130 mm)

Quan sát trường rộng

• Phạm vi quan sát tối đa là đường kính 130 mm cho SU3800 và đường kính 200 mm cho SU3900.
• Chức năng SEM MAP cho phép di chuyển lĩnh vực quan sát chỉ bằng cách chỉ định một khu vực quan sát mong muốn trên màn hình hướng dẫn.
• Hệ thống Multi ZigZag tạo ra hình ảnh diện rộng bằng cách ghép nối nhiều hình ảnh phóng đại cao tự động với các lĩnh vực quan sát khác nhau.

Hình 3: Sử dụng chức năng SEM MAP diện rộng để chọn lựa trường quan sát.

Cải thiện các tính năng tự động hóa để nâng cao sự thuận tiện trong việc sử dụng

• Tự động hóa quy trình quan sát — từ phóng tia electron đến các điều chỉnh hình ảnh khác nhau — cho phép bắt đầu quan sát ngay sau khi lắp đặt mẫu. Đối với điều chỉnh hình ảnh, thời gian chờ cần thiết cho chức năng tự động hóa đã giảm xuống dưới 1/3 so với các mô hình thế hệ trước (*3).
• Tình trạng hoạt động của sợi đốt tự động được theo dõi và kiểm soát tự động, với phần mềm Intelligent Filament Technology (IFT) cung cấp ước lượng về thời điểm cần thay thế. Việc gián đoạn quan sát đang diễn ra do hết tuổi đốt có thể được tránh, ngay cả đối với các quan sát liên tục trong thời gian dài và quan sát diện rộng cho phân tích hạt.

Nhiều phụ kiện cho buồng mẫu lớn

• Việc sử dụng các bệ mẫu bên ngoài như các bệ mẫu làm nóng, bệ mẫu làm lạnh và các bệ mẫu kéo/ép cho phép quan sát in-situ các biến động động của trạng thái mẫu.
• Bộ giữ STEM mới chuyển đổi các electron rơi vào thành sáng để phát hiện UVD, giúp dễ dàng quan sát các mảnh mẫu STEM.

Hình 4: Quan sát một tấm đồng bằng cách sử dụng bệ mẫu gia nhiệt. Bên trái: nhiệt độ phòng. Bên phải: 350°C

Hình 5 Quan sát các ống nano carbon bằng cách sử dụng giá đỡ STEM mới. Bên trái: Hình ảnh STEM trường sáng. Bên phải: Hình ảnh điện tử tán xạ ngược.