Tôi đã từng giới thiệu với bạn một “ông lớn” trong thế giới nano là “kính hiển vi điện tử truyền qua” (TEM), một “ông kễnh” khiến nhiều lãnh đạo của các phòng nghiên cứu phải cúi đầu nhăn trán suy nghĩ đủ đường thiệt-hơn xem liệu có nên tậu “ông kễnh” này về lab của mình hay không? Trong bài này, chúng ta lại cùng làm quen với một một người anh em khác của TEM trong dòng kính hiển vi điện tử là kính hiển vi điện tử quét – tuy bạn không cao, nhưng người khác vẫn phải ngẩng nhìn (xem thêm bài viết của tôi về SEM trên wiki tiếng Việt).
1. Scanning electron microscope (SEM)
Kính hiển vi điện tử quét (tiếng Anh: Scanning Electron Microscope, thường viết tắt là SEM), là một loại kính hiển vi điện tử có thể tạo ra ảnh với độ phân giải cao của bề mặt mẫu vật rắn bằng cách sử dụng một chùm điện tử (chùm các electron) hẹp quét trên bề mặt mẫu. Việc tạo ảnh của mẫu vật được thực hiện thông qua việc ghi nhận và phân tích các bức xạ phát ra từ tương tác của chùm điện tử với bề mặt mẫu vật. Có nghĩa là SEM cũng nằm trong nhóm các thiết bị phân tích vi cấu trúc vật rắn bằng chùm điện tử.
So với TEM, SEM đơn giản hơn rất nhiều, bạn có thể hình dung hoạt động của SEM cũng tương tự như việc dùng một chùm sáng chiếu trên bề mặt, và quan sát hình ảnh bề mặt bằng cách thu chùm sáng phản xạ. Ô, và như thế, SEM hoạt động không đòi hỏi mẫu phải mỏng như TEM. Việc phát các chùm điện tử trong SEM cũng giống như việc tạo ra chùm điện tử trong kính hiển vi điện tử truyền qua, tức là điện tử được phát ra từ súng phóng điện tử (có thể là phát xạ nhiệt, hay phát xạ trường…), sau đó được tăng tốc. Tuy nhiên, thế tăng tốc của SEM thường chỉ từ 10 kV đến 50 kV vì sự hạn chế của thấu kính từ, việc hội tụ các chùm điện tử có bước sóng quá nhỏ vào một điểm kích thước nhỏ sẽ rất khó khăn. Điện tử được phát ra, tăng tốc và hội tụ thành một chùm điện tử hẹp (cỡ vài nanomet) nhờ hệ thống thấu kính từ, sau đó quét trên bề mặt mẫu nhờ các cuộn quét tĩnh điện (hình 1). Độ phân giải của SEM được xác định từ kích thước chùm điện tử hội tụ, mà kích thước của chùm điện tử này bị hạn chế bởi quang sai, chính vì thế mà SEM không thể đạt được độ phân giải tốt như TEM. Ngoài ra, độ phân giải của SEM còn phụ thuộc vào tương tác giữa vật liệu tại bề mặt mẫu vật và điện tử. Khi điện tử tương tác với bề mặt mẫu vật, sẽ có các bức xạ phát ra, sự tạo ảnh trong SEM và các phép phân tích được thực hiện thông qua việc phân tích các bức xạ này. Các bức xạ chủ yếu gồm:
- Điện tử thứ cấp (Secondary electrons): Đây là chế độ ghi ảnh thông dụng nhất của kính hiển vi điện tử quét, chùm điện tử thứ cấp có năng lượng thấp (thường nhỏ hơn 50 eV) được ghi nhận bằng ống nhân quang nhấp nháy. Vì chúng có năng lượng thấp nên chủ yếu là các điện tử phát ra từ bề mặt mẫu với độ sâu chỉ vài nanomet, do vậy chúng tạo ra ảnh hai chiều của bề mặt mẫu.
- Điện tử tán xạ ngược (Backscattered electrons): Điện tử tán xạ ngược là chùm điện tử ban đầu khi tương tác với bề mặt mẫu bị bật ngược trở lại, do đó chúng thường có năng lượng cao. Sự tán xạ này phụ thuộc rất nhiều vào vào thành phần hóa học ở bề mặt mẫu, do đó ảnh điện tử tán xạ ngược rất hữu ích cho phân tích về độ tương phản thành phần hóa học. Ngoài ra, điện tử tán xạ ngược có thể dùng để ghi nhận ảnh nhiễu xạ điện tử tán xạ ngược, giúp cho việc phân tích cấu trúc tinh thể (chế độ phân cực điện tử). Ngoài ra, điện tử tán xạ ngược phụ thuộc vào các liên kết điện tại bề mặt mẫu nên có thể đem lại thông tin về các đômen sắt điện.
Như vậy, SEM không đòi hỏi mẫu phải mỏng như TEM, tức là ta không cần phá hủy mẫu, nhưng có phải SEM có thể làm việc với mọi loại mẫu vật rắn? Không phải thế, SEM chỉ có thể chụp được ảnh các mẫu dẫn điện, chú ý là dẫn điện bởi vì với mẫu không dẫn điện, bạn sẽ vô hình chung tạo thành một vùng nhiễm điện khi các điện tử quét vào, chả có tí điện tử thứ cấp nào phát ra cho bạn ghi ảnh. Nhưng bạn vẫn thấy trên nhiều bài báo khoa học, họ vẫn có ảnh SEM của các mẫu không dẫn điện đấy thôi, điều này có gì mâu thuẫn không? Cũng không có gì mâu thuẫn cả, cách cải tiến đơn giản nhất là phủ lên trên bề mặt của mẫu một lớp màng mỏng kim loại rất mỏng (chừng vài nm) như một cách “nhân tạo” để tăng khả năng phát xạ điện tử. Bạn cứ tưởng tượng nó giống như việc ta mạ bóng cho gương. Ở hầu hết các phòng thí nghiệm SEM, khi bán SEM cho bạn, công ty thường bonus cho khách hàng thêm một hệ tạo màng mỏng như thế, gọi là sputter coater, tức là thiết bị phủ màng bằng phương pháp phún xạ cathode. Kim loại dùng phổ biến cho loại hình phủ này là vàng.
Xong, bạn thấy rằng sao mà SEM đơn giản thế, vèo cái cho ngay ảnh với độ phân giải cao (có thể đến một vài nm), mà không phải vất vả xử lý mẫu, giữ nguyên mẫu chứ không phá cho tan tành như TEM. Mà xem ra giá thành của SEM còn thấp hơn TEM rất nhiều? Những điều đó đều đúng cả, nhưng chưa đủ. Bạn phải nhớ một điều là SEM cho bạn hình ảnh vi cấu trúc bề mặt, chỉ là hình ảnh bề mặt mà thôi, chứ không phải cấu trúc thực của vật liệu. Mà ta lại nhớ là trong thế giới hiển vi, hình ảnh bề mặt không hoàn toàn giống như những gì ta muốn thấy ở bên trong. Mà độ phân giải của SEM xịn nhất cũng chỉ đạt cỡ vài nanomet (nói chung là cỡ dưới 10 nm), có nghĩa là nó mới chỉ lân la đến gần thế giới nano mà thôi (bạn hãy tự so sánh với TEM với độ phân giải tốt gấp hàng vài chục lần so với SEM để thấy). Thế thì bạn lại thở dài, oài, thế này thì nói làm quái gì, vứt đi cho xong. Không hẳn vậy, SEM rất hữu ích trong các quan sát bề mặt mà đòi hỏi không phá hủy mẫu, ví dụ như chụp ảnh các linh kiện điện tử (kích thước tầm vài chục nm trở nên), hay các mẫu vật sinh học? Điều dễ thở hơn là SEM rẻ hơn so với TEM, hoạt động dễ dàng hơn, không đòi hỏi nhiều trang thiết bị đắt tiền, chi phí nuôi máy móc tốn kém như TEM. Chỉ cần được đào tạo bài bản và thực hành tốt, bạn có thể làm một SEM operator tốt trong thời gian từ 2-3 tháng. Một ngày làm việc với SEM cũng không quá serious như TEM, không cần phòng tối, không quá cách ly, nhanh hơn, thoáng hơn. Tôi tin là với những yếu tố này, bạn đã có cái nhìn thiện cảm hơn về SEM. Với cá nhân tôi, SEM là thiết bị phù hợp với điều kiện kinh tế và cơ sở hạ tầng ở Việt Nam hiện nay.
Hình 3 là một ví dụ về ảnh SEM của mẫu màng mỏng ZnO chụp ở các độ phóng đại khác nhau từ 5000 lần đến 200000 lần (chú ý thanh độ dài trên mỗi bức ảnh để so sánh về độ phóng đại). Bạn có thể thấy ảnh SEM hiện lên khá “đẹp đẽ” ở độ phóng đại từ vài ngàn đến cỡ vài chục ngàn. Đến khoảng gần 100 ngàn trở nên, việc lấy nét (focus) ảnh SEM sẽ trở nên khá “mệt mỏi” để cho một bức ảnh tốt. Và bạn có để ý, SEM cho cảm quan về mặt không gian 3 chiều khá tốt?
Kính hiển vi điện tử quét lần đầu tiên được phát triển bởi Zworykin vào năm 1942 là một thiết bị gồm một súng phóng điện tử theo chiều từ dưới lên, ba thấu kính tĩnh điện và hệ thống các cuộn quét điện từ đặt giữa thấu kính thứ hai và thứ ba, và ghi nhận chùm điện tử thứ cấp bằng một ống nhân quang điện.
Năm 1948, C. W. Oatley ở Đại học Cambridge (Vương quốc Anh) phát triển kính hiển vi điện tử quét trên mô hình này và công bố trong luận án tiến sĩ của D. McMullan với chùm điện tử hẹp có độ phân giải đến 500 Angstrom. Trên thực tế, kính hiển vi điện tử quét thương phẩm đầu tiên được sản xuất vào năm 1965 bởi Cambridge Scientific Instruments Mark I.
2. Những cải biến của SEM
Ở SEM, bạn cũng có được một phép phân tích hóa học tương tự như TEM, đó là phép phân tích phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX). EDX ở SEM cũng có khả năng làm chức năng “mapping”, tức là vẽ ra phân bố các nguyên tố hóa học (thâm chí các thao tác làm còn đơn giản hơn cả TEM), nhưng một điều tất nhiên mà bạn luôn nhớ là “resolution” ở đây kém hơn TEM rất nhiều. SEM không có phép phân tích EELS vì SEM không ghi nhận điện tử tán xạ không đàn hồi. Nhưng những điều này không đáng nói bằng một số tính năng “mạnh” khác mà ta có thể làm từ SEM nếu đi kèm với những cải tiến.
2.1. Quang khắc chùm điện tử (Electron beam lithography)
Quang khắc chùm điện tử là phương pháp “chạm khắc” để tạo ra các chi tiết có hình dạng kích thước nhỏ, ví dụ như các linh kiện điện tử… Để làm được như thế, người ta sẽ dùng một chất cản quang (photoresist) phủ lên các màng mỏng, sau đó sử dụng SEM để quét chùm điện tử, “vẽ” lên bề mặt cản quang hình ảnh các bản mẫu này (gọi là các pattern), giống như việc tạo hình trong TV. Vùng bị quét chùm điện tử của cản quang sẽ bị thay đổi tính chất hóa học, có nghĩa là nó có thể bị rửa trôi (cản quang dương), hoặc trơ không bị rửa trôi (thì vùng không bị chiếu xạ sẽ bị rửa trôi). Cản quang còn lại (mang hình ảnh của chi tiết) sẽ đóng vai trò một “mặt nạ” để bảo vệ các chi tiết cần tạo trong quá trình ăn mòn. Trên thực tế, công nghiệp bán dẫn hiện tại chưa dùng đến kỹ thuật EBL, mà chỉ mới dùng đến quang khắc bằng ánh sáng (photolithography). Ánh sáng dùng chiếu vào cản quang để gây biến đổi, và hình ảnh chi tiết được tạo ra nhờ mặt nạ. Nhưng kỹ thuật photolithography chỉ cho phép tạo các chi tiết cực lớn (tới cỡ ngàn nanomet) do giới hạn nhiễu xạ của ánh sáng khả kiến. Việc dùng điện tử thay cho ánh sáng cho phép tạo ra độ phân giải cực lớn tới vài nanomet (phổ biến hiện nay các hệ EBL công nghiệp có độ phân giải khoảng 20-50 nm, một số hệ “cực xịn” có thể cho phân giải tới 3 nm), và cho phép nhảy vọt trong công nghệ vật liệu. EBL đắt tiền hơn photolithography rất nhiều, lâu hơn, nhưng nó lại có độ chính xác cực cao, không cần tạo mặt nạ.. Các hệ EBL công nghiệp chưa phổ biến rộng rãi, và hệ EBL chính là được tạo ra từ SEM.
2.2. Hệ chùm ion hội tụ (Focused ion beam)
FIB là một hệ “chạm khắc” trực tiếp để tạo các chi tiết như kiểu lithography, nhưng ở đây, không cần dùng cản quang mà dùng một chùm ion kim loại năng lượng cao bắn phá màng mỏng vật liệu. Ở hệ FIB, người ta dùng 2 cột: một cột ion (thường dùng Ga) và một cột điện tử. Ion Ga được điều khiển hội tụ và quét trên màng mỏng vật liệu để bắn phá các chi tiết không cần giữ. Cột điện tử chính là một SEM để quan sát trực tiếp quá trình này. Ngoài ra, FIB còn sử dụng một cột phún xạ các hơi kim loại để cho phép lắng đọng một số kim loại theo những hình dạng định trước. Như ví dụ clip dưới đây mô tả việc tạo ra một nanopillar rất đơn giản bằng FIB.
FIB có tốc độ nhanh hơn so với EBL rất nhiều, có độ phân giải tương đương (phổ biến hiện nay có độ phân giải cỡ 5-10 nm), không cần phủ cản quang, đồng thời cho phép quan sát trực tiếp quá trình tạo hình. Ngoài ra FIB còn được dùng để hàn gắn các chi tiết mạch điện, đồng thời tạo mẫu mỏng cho phép đo TEM (hình 4) với tốc độ cao và đang là một “đối thủ” của EBL. Tất nhiên là giữa EBL và FIB đều có những ưu, nhược điểm riêng (bài khác sẽ so sánh). Điều đáng nói ở đây là FIB cũng được biến thể từ một SEM.
2.3. SEMPA
SEMPA là một chế độ tạo ảnh của SEM, là tên viết tắt của Scanning electron microscopy with polarisation analysis hay kính hiển vi điện tử quét với phân tích phân cực, là một công cụ khá hữu ích trong nghiên cứu từ học để chụp ảnh cấu trúc đômen. Ta nhớ rằng, khi một chùm điện tử quét trên bề mặt một vật liệu từ, thì các điện tử thứ cấp phát ra sẽ bị phân cực spin, và nếu detector ghi ảnh điện tử thứ cấp này có khả năng phân tích phân cực thì nó sẽ cho phép ta chụp được hình ảnh cấu trúc đômen từ bề mặt của vật liệu. Đây là nguyên lý của SEMPA (hình 5).
Một SEMPA thông thường có cấu trúc giống như một SEM, nhưng SEMPA đòi hỏi môi trường chân không rất cao (tối thiểu là 10-9 Torr) và một detector ghi điện tử phân cực spin. Chùm điện tử thứ cấp (được hội tụ và quét trên mẫu) có năng lượng trung bình từ 10 đến 50 keV, có thể hội tụ xuống kích thước 50 nm, và cường độ chùm có thể lớn hơn 1 nA.
Nếu như chùm điện tử thứ cấp có spin theo 2 phương (up, down) có mật độ là 
và từ độ sẽ ghi nhận được là:
với 
Gần đây, SEMPA đang là thiết bị chụp ảnh từ mới nổi, được quan tâm khá nhiều trong các nghiên cứu về cấu trúc từ, bởi khả năng cho ảnh với độ phân giải khá cao (xịn nhất thậm chí có thể cho độ phân giải 5-10 nm), mà không đòi hỏi mẫu mỏng như TEM, đồng thơi cho phép chụp cả 3 thành phần từ độ của mẫu, và lại khá “ngon” cho các màng siêu mỏng. Tuy nhiên, SEMPA bị giới hạn bởi đòi hỏi bề mặt mẫu “siêu sạch”, tốc độ cực chậm. Dưới đây là ví dụ ảnh SEMPA ghi đồng thời ảnh chụp hình học và cấu trúc từ của một hạt Co kích cỡ khoảng 1 micromet (theo NIST).
2.4. Environmental SEM
Điều cuối cùng bài viết này đề cập sẽ là một khả năng “hữu dụng” khác của SEM mà TEM không bao giờ có thể có nổi, đó là “SEM môi trường”. Nếu như bạn trở lại bài viết trước của tôi về TEM, bạn có thể thấy khả năng phân giải “phi thường” của TEM nhờ việc dùng một chùm điện tử có năng lượng cực lớn chiếu xuyên qua mẫu vật. Nhưng đây cũng lại chính là “điểm chết” của TEM, bởi khi dùng chùm điện tử năng lượng cao, hệ thống của TEM sẽ phải đặt trong môi trường siêu cao, tức là rất không thích hợp cho các mẫu sinh học. Hơn nữa với các tế bào sinh học, chùm điện tử năng lượng cao của TEM sẽ dễ dàng khiến cho các mẫu này bị phá hủy các tế bào sinh học. Có nghĩa là TEM không khả dĩ lắm cho các tế bào sinh học đòi hỏi sự bảo toàn (tất nhiên là có thể, nhưng không dễ dàng). Nhưng giờ đây đối với SEM việc này đã trở nên dễ dàng hơn nhiều. Để làm việc này, chùm điện tử được giảm năng lượng (khoảng dưới 2 kV), đồng thời, người ta sẽ bơm một chùm hơi nước nhằm tăng khả năng thích ứng của các cấu trúc tế bào, giảm khả năng phá hủy của chùm điện tử đối với cấu trúc sinh học. Đây là nguyên lý của một Environmental SEM (ESEM).
3. Kết luận
Rõ ràng về mặt tạo ảnh, SEM thua xa TEM về khả năng phân giải, nhưng ta cũng thấy rằng SEM có nhiều thế mạnh mà TEM không thể nào có nổi. Kể từ khi “cỗ máy” SEM thương phẩm đầu tiên xuất hiện vào năm 1964, SEM đã trở thành một công cụ mạnh để khảo sát các tính chất bề mặt của vật liệu trong các khoa học vật lý cũng như khoa học sự sống. SEM đã trở nên quá phổ biến trong ngành công nghiệp bán dẫn mà ở đó chúng được sử dụng để tạo ra (các thiết bị khắc chùm điện tử) và khảo sát vi cấu trúc các cấu kiện cực nhỏ, và nó đã trở thành một thiết bị then chốt trong các công việc mang tính chất “khẩn cấp” của công nghệ nano. Có thể nói rằng “Kính hiển vi điện tử quét đang tiến tới những thách thức của thế kỷ”. Với điều kiện cơ sở vật chất, kinh tế cũng như trình độ nhân lực hiện nay ở VN thì việc trang bị rộng rãi thiết bị này là hoàn toàn khả thi và trong tầm kiểm soát. Tôi cũng mong một ngày nào đó các bạn sinh viên ngành khoa học vật liệu ở Việt Nam có điều kiện thực tập nhiều hơn trên những thiết bị như thế này.
Duc The's blog 
anh Thế cho em hỏi, tại sao chụp SEM chỉ chụp được các mẫu dẫn điện, em đã đọc phần trên nhưng hiểu không rõ lắm, anh giải thích thêm dùm em, cám ơn anh nhiều, chúc anh nhiều sức khỏe.
Mẫu không dẫn điên thì khi điện tử quét trên bề mặt sẽ bị tích lại trên mẫu mà không tạo ra được điện tử phát thứ cấp, vì thế mà tín hiệu trở nên rất kém, trong trường hợp này ta sẽ thấy ảnh rất yếu và không thể tạo ra ảnh. Người ta khắc phục điều này bằng cách phủ một lớp dẫn điện rất mỏng trên bề mặt, nó sẽ có tác dụng làm tăng khả năng phát xạ điện tử thứ cấp và giảm việc bị tích điện. Việc này có thể so sánh tương tự với việc bạn phủ lớp bóng trên bề mặt để dễ nhìn hơn!!
anh Thế cho em hỏi, có những địa chỉ nào chụp cả SEM và TEM ở Hà Nội ạ?
Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Tiên tiến Khoa học và Công nghệ (AIST)
Anh The oi, vay cho em hoi chut: lam sao cai detector cua SEMPA co the phan tich do phan cuc spin vay, no lam bang cai gi a? Co phai dung kinh loc phan cuc nhu trong may cai man hinh LCD ko?
Có nhiều cách để ghi nhận spin-polarised electron trong SEMPA:
– Sử dụng kỹ thuật nhiễu xạ điện tử năng lượng thấp có phân giải spin (spin-resolved low energy electron diffraction – SPLEED), tương tự như nhiễu xạ điện tử góc hẹp nhưng nó sẽ cho tương phản về 2 chiều spin;
– Phổ tổn hao năng lượng có phân cực spin
– Mott Detector
Dưới đây là một số tài liệu:
http://www.scribd.com/doc/54730078/8/The-Mott-Detector
Click to access 108.pdf
Click to access jes1.pdf
Anh Duc The oi, ESEM lam viec the nao? Em chi biet la van phai de moi truong khong khi va co ti hoi nuoc vao de phu hop voi cau truc sinh hoc nhung chua thuc ro lam! Anh giai thich giup em nha!
À, cái này mình không có kinh nghiệm về ESEM nên không trả lời chi tiết được! Trên wiki có viết khá chi tiết về ESEM, bạn có thể tham khảo, cộng với xem các references của bài viết, chắc sẽ có nhiều thông tin thú vị!
A anh Duc The oi! Nhu anh noi o tren la ta phai ma mau vat bang bot kim loai nhu vang, the sao ta khong nhung no vao nuoc muoi de no hoi uot tren be mat? Nuoc muoi la chat dan dien, hoac nuoc may cung co the dan dien nen sao ta khong lam nhu the cho do ton kem?
Nước sẽ phá hỏng chân không của buồng mẫu, vả lại khi điện tử va chạm vào bề mặt vật mẫu đầy ẩm ướt thì sẽ bị mất năng lượng và sẽ không thể tạo ra điện tử thứ cấp!
A day la tai em xem tren wiki thay no bao la ESEM co the chup vat khong ma kim loai bang cach de nguyen buong khong khi! Qua la khi dien tu va dap voi khong khi se mat di nang luong, nen o man huynh quang nguoi ta noi vao mot nguon dien khoang 300V de hut cac dien tu ve, nho do tao anh!
A anh Duc The oi, anh co the noi ro hon cho em biet ve cai thau kinh tu dc ko a?
Phải viết một bài riêng về vấn đề này chứ ko thể bằng vài lời comments được :D!! Mình sẽ suy nghĩ viết một bài
Anh Thế ơi, e có câu hỏi này xin nhờ anh chỉ giáo 🙂 ” Độ sâu nhãn trường của Sem và Tem từ đó đưa ra yêu cầu về mẫu thử và phạm vi ứng dụng”
Không biết ai là người đã viết câu này, sử dụng những thuật ngữ Hán hoá quá chừng: nhãn trường. Mình nghĩ là từ “trường ảnh” (depth of field). Ảnh SEM thì trường kém hơn nên cảm quan về không gian 3 chiều tốt hơn, trong khi TEM sử dụng một hệ khẩu độ rất tinh tế nhằm tạo ra độ phân giải cao nên trường nét của ảnh lớn hơn
Chao Anh Thế, Em là Mai Lan Anh, bạn cùng phòng KTX với Ngọc Lan, rất vui hôm nay đi tìm tài liệu về SEM thì gặp anh. Em hiện có một số thắc mắc về SEM do chưa hiểu hết về nó. Trong dự án em đang tham gia cùng giáo sư người Úc, ông ấy có gửi cho một số ảnh SEM của mẫu. Em chưa hiểu về mấy cái ảnh như thế nào và đọc kết quả SEM ra sao? Nếu anh k phiền có thể giúp em với. Anh có thể cho em xin cái email của anh để em gửi cho anh mấy cái ảnh em có. Phiền anh giúp em với.
Chào Lan Anh,
Rất vui được trợ giúp cho em. Anh sẽ cố gắng hết khả năng có thể. Em có thể gửi vào e-mail của anh tại địa chỉ ndthe82@gmail.com
Em chào anh, em là SV khoa hóa, em đang làm đề tài về vật liệu và cũng có thắc mắc giống bạn Lan Anh, rất mong nhận đc sự trợ giúp của anh như bạn ý ạ!!!
Em chào anh, em đang làm đề tài về vật liệu và cũng có thắc mắc giống bạn Lan Anh, rất mong nhận đc sư trợ giúp của anh như bạn ý ạ
Em chào anh. Em đang làm bài tập về Sem thì tình cờ tìm thấy trang web của anh. Nó thật sự rất hay ạ. Em cảm ơn anh nhiều. Chúc anh luôn mạnh khỏe và công tác tốt!
anh ơi, em đang cần chụp SEM mấy mẫu thí nghiệm, anh có thể chỉ cho em biết những nơi nào có máy chụp SEM đc ko ạ?
Em đang ở Tp.Hồ Chí Minh ạ
Nếu mình không nhầm thì ở Trung tâm Công nghệ cao thành phố HCM có dịch vụ chụp SEM, hoặc ở PTN Công nghệ Nano của ĐHQGTpHCM cũng có dịch vụ chụp SEM, bạn có thể liên hệ mấy nơi đó. Mình không làm việc ở SG bao giờ nên không biết chắc chắn
Chào các bác, E làm bên KCN Bắc Thăng Long, công việc của em thường xuyên phải chụp ảnh SEM và phân tích EDX. Từ trước đến nay làm thực hành thì nhiều nhưng hiểu biết về SEM còn hạn chế, hôm nay đọc bài này của bác DucThe thấy có nhiều vấn đề E cần khai thác thêm với cái máy quá…ngoài ra E cũng rất mong có dịp trao đổi cộng tác với mọi mọi người trong lĩnh vực công việc liên quan đến SEM 😀 (Đức Thế: xóa cái số điện thoại của bạn nhé, đừng nên share thông tin cá nhân nên chỗ công cộng)
Hi Dũng! Rất hi vọng được cùng chia sẻ các thông tin và kiến thức. Hình như bạn làm việc cho công ty phân tích các sản phẩm đúc của Honda, Yamaha…?
whoah this weblog is fantastic i love reading your posts.
Stay up the good work! You know, a lot of people are searching
round for this info, you can help them greatly.
Bài viết của Đức Thế quá hay. Mình không chỉ tham khảo về SEM mà cả về TEM của bạn. Cám ơn bạn nhiều! Hiện nay ngoài ESEM thì đã có cả ETEM. Nếu Thế cần share tài liệu thì mình gửi Thế nhé.
Cảm ơn Việt Cường. Mình có biết về ESEM và ETEM, nhưng không tự tin lắm trong việc viết một bài đủ sâu sắc về chúng vì cá nhân mình chưa từng làm việc trực tiếp với chúng, nên không thể có nhiều trải nghiệm cá nhân để viết.
Anh cho em hỏi về ảnh SEM và ảnh TEM, Em có đọc một số tài liệu nói SEM có thể cho ảnh ba chiều, TEM thì chỉ cho ảnh 2 chiều, nhưng phía trên a lại có nói ” chúng tạo ra ảnh hai chiều của bề mặt mẫu “, vậy thực ra ảnh SEM như thế nào vậy a, hai chiều hay ba chiều hay như a nói chỉ là ” cảm quan 3 chiều ” thôi ? e cám ơn a nhiều !
Cả TEM và SEM đều có thể dựng lại ảnh 3 chiều, và điều này mang tính chất “kỹ thuật riêng” hay “thuật toán”! Nguyên tắc dựng ảnh 3 chiêu là chụp ảnh của vật thể từ nhiều góc nhìn khác nhau nhằm ghi lại hình ảnh ở nhiều hướng của vật, sau đó dùng các phần mềm dựng ảnh để tái dựng lại ảnh 3 chiều. Cách thức này gọi là tomography. Ảnh 3 chiều dựng từ TEM thì sẽ cho độ phân giải cao hơn. Muốn làm TEM tomography thì đầu tiên cần có một TEM holder có khả năng quay nhiều góc độ và còn thêm nhiều yêu cầu kỹ thuật khác. Còn ảnh SEM thì sample stage cần có khả năng quay theo 2 trục.
Còn một bức ảnh đơn nào đó dù của TEM hay SEM cũng đều là ảnh 2 chiều, nhưng trường ảnh của SEM sâu hơn TEM nên nhìn cảm quan 3 chiều tốt hơn TEM.
dạ, e cảm ơn a nhiều ạ !
Em chào anh Thế, đọc được bài viết của anh thực sự rất hữu ích. Hiện tại bên em đang dùng máy SEM/EDX (Model SU8040) để tìm kiếm và phân tích khuyết tật trên bề mặt mẫu, em rất quan tâm tới việc tạo ảnh 3 chiều của SEM. Anh có thể hướng dẫn hoặc giới thiệu chi tiết hơn về cách tạo ảnh ảnh 3 chiều của SEM giúp em được không ạ? Em cảm ơn anh nhiều. Chúc anh thành công ạ.
Email của em: bktdung@gmail.com
dạ, chào a Thế, theo e được biết thì khi chùm e đến tương tác với vật chất thì tạo ra nhiều loại tín hiệu khác nhau như SE, BSE, X-ray…Có phải trong SEM sẽ có nhiều detector tương ứng với các loại tín hiệu này để phân tích thu ảnh ko a, nếu thu được nhiều tín hiệu như vậy thì bộ lọc sẽ hoạt động như thế nào để cho ra thông tin trên màn hình ? và tại sao trong Sem thường nói rằng SE, BSE thông dụng hơn cả? e cám ơn nhiều ạ, mong nhận được câu trả lời từ a !
Chính xác! Loại phổ nào sẽ có tương ứng detector để ghi nhận và phân tích phổ đó. Hầu như không có 1 loại detector nào mà có thể ghi nhận được đồng thời nhiều loại phổ cả vì tính chất của từng loại tín hiệu khác nhau. Để đưa tín hiệu ra, người ta không dùng bộ lọc kiểu many-in-one, mà ghi nhận phổ ở từng detector riêng biệt. Và khi nào cần ghi nhận phổ nào thì sẽ đưa detector đó vào để ghi nhận chứ không ghi nhận tất cả và tách riêng. Còn nếu em hỏi cách tách tín hiệu của 1 phổ để phân biệt nó khỏi nhiễu nền thì có nhiều loại thuật toán và thiết bị. Một thiết bị phổ biến là khuếch đại lock-in, loại khuếch đại lọc lựa pha.
SE và là tín hiệu dễ ghi nhận nhất, BSE đứng sau
dạ, em cảm ơn a Thế . à, cho e mạn phép hỏi a Thế nha, e được biết a chuyên về nano, không biết a đã có viết bài báo, hay chuyên đề nào liên quan đến nano Bạc không a ?
Rất tiếc là mình chưa từng làm nghiên cứu về nano bạc nên không có bài báo nào về vật liệu này. Mình từng chụp ảnh TEM cho một số đồng nghiệp về hạt nano thông qua hợp tác, nhưng chưa từng chụp ảnh hạt nano Ag.
Em muốn chụp SEM mẫu nhựa đường ( hắc ít), người ta yêu cầu kích thước mẫu là bao nhiêu? vậy anh có thể cho em tài liệu về vấn đề này k ạ. cám ơn anh, địa chỉ mail của em là tranphongthaicd06b@gmail.com
Chào bạn! Bạn có thể suy nghĩ theo common sense rằng SEM chụp ảnh ở kích cỡ rất nhỏ, vì thế mà chỉ cần một mẫu nhỏ (diện tích chụp 1 mm cũng đã là rộng khủng khiếp với SEM). Thường thì mẫu SEM ko quá to, vài cm là quá đủ
Một cái kính hiển vi điện tử quét SÉM giá khoảng bao nhiêu vậy ạ.
cỡ vài chục ngàn đô tới vài trăm ngàn đô, hoặc cả triệu đô!
bài viết rất hay, chúc anh thành công
anh có thể cho em hỏi về quá trình xử lý mẫu của SEM và TEM không ạ? Và các yêu cầu của mẫu khi chụp SEM, TEM. Đối với đối tượng mẫu nào thì nên chụp SEM hay TEM? em cảm ơn anh.
Trong bài viết này tôi đã viết về việc xử lý mẫu SEM như thế nào. Còn xử lý mẫu chụp TEM gồm nhiều quy trình phức tạp cho từng loại mẫu (khối, bột,..) nên không thể viết ở đây (có thể tôi sẽ viết một bài viết riêng về vấn đề này).
Còn đối tượng nào thì chụp TEM hay SEM thì câu hỏi này bạn có thể tự có câu trả lời thông qua suy luận từ những điều tôi viết. Bất cứ đối tượng nào cũng có thể chụp TEM hoặc SEM (ngày nay chúng tôi thậm chí có thể chụp ảnh TEM cho mẫu chất lỏng với những device tinh vi mà chúng tôi chế tạo), nhưng điều quan trọng là bạn muốn quan sát thông tin gì để chọn TEM hay SEM chứ ko phải là đối tượng nào
Chào anh DUC THE. Em có mẫu thực phẩm dạng bột, không biết ở chỗ anh có thể chụp SEM được không, ảnh chụp SEM ở chỗ anh có màu sắc gì không hay trắng đen? nếu được anh có thể cho xin địa chỉ liên lạc. Cảm ơn.
Thành thật xin lỗi là tôi không thể nhận lời được vì tôi làm việc ở nước ngoài, và chỗ tôi không làm dịch vụ. SEM giờ rất phổ biến, ngay cả ở Việt Nam, bạn có thể thuê chụp ảnh SEM ở Hà Nội, Sài Gòn rất dễ dàng.
Ảnh SEM nguyên bản là đen trắng không màu sắc, màu sắc có thêm là do các phần mềm xử lý pha màu thôi!
Anh ơi, cho em hỏi sự khác nhau của 2 bơm sử dụng trong SEM Bơm Rotary + Bơm Turbo ? Ứng dụng Các chế độ chân không trong SEM là như thế nào vậy anh?
Bơm rotary là bơm chân không tạo ra mức chân không thấp (chân không sơ cấp) ban đầu để cho bơm turbo có thể hoạt động nhằm tạo ra chân không cao và siêu cao. Bạn có thể xem qua bài giảng của tôi trên giapschool
Anh ơi, cho em hỏi: tại sao khi đo các mẫu không dẫn điện, ta lại phủ vàng mà không phải là các kim loại khác với lại cơ chế của việc phủ là như thế nào anh?
Cảm ơn !
Việc phủ vàng để tạo ra sự dẫn điện trên bề mặt, tăng khả năng phát xạ điện tử thứ cấp để từ đó có thể chụp ảnh. Nếu không phủ vàng, mẫu sẽ bị tích điện (cơ chế vật ko dẫn điện như vậy – cái này vật lý phổ thông) và không phát xạ ra điện tử thứ cấp để bạn chụp ảnh. Tất nhiên, người ta có thể phủ các kim loại dẫn điện khác ngoài vàng, là một lớp mỏng dẫn điện là đủ (2-5 nm) và lớp này phải đủ mỏng để không ảnh hưởng tới cấu trúc thực của vật. Ngoài vàng, người ta có thể phủ carbon, nhôm,.. và dùng phương pháp sputtering là đơn giản nhất
anh ơi cho em hỏi : ở Hà Nội ở đâu có chụp SEM em đang cần chụp một số mẫu nhện nhỏ .Anh làm ơn chỉ giúp em với ạ .có gì anh gửi vào email giúp em với ạ : thanhnhatk56bvb@gmail.com . Em cảm ơn anh nhiều ạ !
Bạn có thể tìm đến Viện Tiên tiến Khoa học và Công nghệ (Đại học Bách khoa Hà Nội) hoặc Trung tâm Khoa học Vật liệu, Đại học Khoa học Tự nhiên
em cảm ơn a nhiều nha
Em chào anh Thế, bài viết của anh rất hữu ích ạ. Hiện tại bên em đang sử dụng máy SEM/EDX (SU8040) để tìm và phân tích khuyết tật trên bề mặt lỗi. Em rất quan tâm tới việc tạo ảnh 3 chiều của SEM. Anh có thể hướng dẫn, giới thiệu chi tiết hơn về vấn đề này được không ạ. Em rất cảm ơn anh.
Đây là công việc thuộc về xử lý ảnh, bạn có thể xử dụng bất kỳ phần mềm 3D nào.
Ví dụ: http://www.digitalsurf.fr/en/mntsem.html
Tôi chưa từng làm ảnh 3D của SEM này nên không hướng dẫn bạn được.
Em chào anh, a có từ điển ANH – Việt về các vật liệu nano hay công nghệ nano ko ạ.
Chào bạn! Rất tiếc tôi không có từ điển như thế!
EM CHÀO ANH, EM ĐANG NGHIÊN CỨU VỀ VI CẤU TRÚC CỦA BÊ TÔNG XI MĂNG BẰNG SEM.
ANH CÓ THỂ CHỈ THÊM GIÚP EM VỀ CÁC VẤN ĐỀ SAU ĐƯỢC KHÔNG?
1-PHƯƠNG PHÁP LẤY MẪU, KÍCH THƯỚC MẪU KHI LÀM THÍ NGHIỆM SEM CHO BÊ TÔNG XI MĂNG
2- CÁCH PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRÊN ẢNH SEM.
3- CÓ THỂ GỬI CHO EM MỘT SỐ TÀI LIỆU VỀ CÁC NỘI DUNG TRÊN KHÔNG?
4- NẾU CÓ THÊM TIÊU CHUẨN ASTM C1723 THÌ QUÁ TỐT.
CHÂN THÀNH CẢM ƠN ANH!
CHÚC ANH KHỎE!
Mẫu xi măng nếu là dạng bột thì em chỉ cần một nhúm nhỏ như đầu đũa là đủ, và chắc chắc nó sẽ phải phủ vàng hoặc carbon khi chụp SEM. Còn phân tích ảnh thì ko có chung mà nó tuỳ thuộc bức ảnh
Vâng cảm ơn anh! em cũng cần một số tài liệu về vi cấu trúc của bê tông, nếu anh có có thể cho em tham khảo với!
Rất xin lỗi, tôi không có tài liệu này. Bạn có thể tìm chúng dễ dàng trên google
Em chào anh.
Em muốn hỏi xin anh tài liệu về phân tích phổ UV-Vis được không ạ?
Em biết là đang hỏi không đúng chỗ lắm nhưng em tìm nhiều tài liệu rồi mà không tìm ra được nên muốn nhờ anh giúp đỡ.
Em cảm ơn và xin lỗi đã làm phiền ạ.
Em cần vào google gõ dòng chứ: UV Vis Spectroscopy là có hàng triệu tài liệu. Đây là ví dụ mà tôi tìm thấy một chương sách về kỹ thuật này: http://web.uni-plovdiv.bg/plamenpenchev/mag/books/spectroscopy/PRIMER.PDF
bài viết anh dùng từ khá dễ hiểu, rất hay. em cám ơn anh. Mà em có 1 thắc mắc, hk biết anh có trả lời giúp em được hk ạ? Các phương pháp đo như SEM, TEm hay nhiễu xạ tia X dùng để đo vật liệu có kích thước nano như thế nào ạ? nếu vật liệu nano đó có khối lượng hk đủ để đo thì có thể trôn thêm chất khác hay có cách nào giải quyết hk ạ?
Chào anh. Chúc anh nhiều sức khỏe, hạnh phúc và thành công.
TEM có thể làm việc với lượng mẫu vô cùng nhỏ, thậm chí với vài hạt nano nó cũng có thể xác định được cấu trúc của từng hạt. Đó là điểm mạnh của TEM mà SEM hay XRD không thể có. XRD không phải là phương pháp tốt để đo kích thước hạt nano, chộn thêm chất khác ko phải là cách thông minh vì sẽ gây nhầm lẫn
Em chào anh, em muốn hỏi là trong trường hợp EBL thì độ dẫn điện của mẫu sẽ ảnh hưởng tới pattern của mình thế nào? và nếu như đế của em là một lớp vật liệu dẫn điện, bên trên phủ một lớp oxide cách điện (cỡ 100nm) và điện áp từ 30-50 kV thì chùm điện tử sẽ hành xử thế nào ạ? em muốn sử dụng EBL để vẽ pattern cỡ 20nm nhưng không kiểm soát được, sử dụng cùng điều kiện trên các vật liệu khác nhau lại ra kết quả khác nhau
Ý bạn là vật liệu của bạn là màng mỏng dẫn điện phủ trên đế, và bên trên là một lớp oxide cách điện dày cỡ 100 nm, và bạn muốn tạo pattern cỡ 20 nm với EBL (có thế tăng tốc 30-50 kV). 30-50 kV là thế tăng tốc phổ biến ở hầu hết các EBL, không có gì là bất thường cả. EBL thì yếu tố ảnh hưởng nhiều tới độ phân giải của pattern là các lớp resist và các quá trình xử lý sau đó (xử lý resist, ăn mòn). Dry etching là cách tiếp cận phổ biến để tạo EBL phân giải cao, và phổ biến là dùng các negative resist. Bạn có thể tham khảo bài báo này:
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0040609006010601
HIện tại em đang dừng ở bước test tham số nên chỉ sử dụng substrate không, chưa có mẫu bên trên. Tuy nhiên em có nhiều substrate khác nhau như Si, lightly and heavily doped Si/SiN, Si/SiO2, với các độ dày lớp nitride và oxide khác nhau thì tuy các thông số (resist, current, dosage, develop time) hoàn toàn giống nhau nhưng kết quả ra có sai khác lớn tới 15nm. Em muốn hiểu rõ nguyên nhân trước khi chế tạo mẫu thật có thêm một lớp vật liệu bên trên vì nghĩ rằng khi đó tính chất điện thay đổi thì kết quả cũng sẽ bị sai khác ít nhiều.
Rất cảm ơn anh đã gửi cho em bài báo tham khảo rất hữu ích. Nếu đúng là do tính chất điện của vật liệu thì lớp phủ polymer dẫn điện sẽ rất hữu ích. Cám ơn anh rất nhiều
Chào anh Thế,
Em là sinh viên khoa Lý Khóa k57, trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên. Em đã đọc cả 2 bài về TEM và SEM, thực sự đều là những thông tin rất hữu ích. Nhưng em vẫn còn rất nhiều những khúc mắc về việc hoạt động cũng như vận hành của máy. Như em chưa thực sự hiểu lắm về thấu kính từ hoạt động như nào, em hy vọng anh có thể viết nhiều bài viết bổ ích như thế này.
Em cảm ơn anh và chúc anh luôn mạnh khỏe!
Chào em! Trong cuốn sách tôi mới xuất bản tại Đại học Quốc gia Hà Nội, tôi có dành một phần viết khá chi tiết về thấu kính từ. Em có thể tìm cuốn sách đó. Anyway, tôi bonus em đoạn bản thảo về thấu kính từ trong cuốn sách này tại link dưới đây: https://ducthe.files.wordpress.com/2018/01/magnetic_lens.pdf
Chào anh Thế,
Kính hiển vi điện tử quét có chế độ EDX vậy khi mua về sử dụng thì có cần xin cấp phép sử dụng thiết bị bức xạ không?
Cảm ơn anh.
Không cần! Bức xạ tia X (thực ra liều lượng rất nhỏ) chỉ nằm trong buồng mẫu, và được bảo vệ chống tia X (manufacturer sẽ có test để đảm bảo ko rò rỉ)