SEMsystemen

SEMsystemen, oftewel scanning electron microscopes, zijn instrumenten die een gefocuste elektronenbundel gebruiken om het oppervlak van een monster in vacuüm te scannen. Ze leveren hoogwaardige beeldinformatie op nanoschaal en kunnen tevens analytische signalen genereren voor elementaire samenstelling en kristalstructuur. Het risico op schade aan de monsters wordt doorgaans beperkt door gecontroleerde beamparameters en stitching van beelden.

De belangrijkste onderdelen zijn een elektronenbron (veelal een veldemissiebron of thermische bron), een kolom met condenser- en stigmatorlenzen, een vacuümsysteem en een specimenkamer met een beweegbaar stage. Het detectorsysteem omvat meestal detectors voor secundaire elektronen (SE) en teruggestraalde elektronen (BSE), evenals spectrometers voor energierijke röntgensequenties (EDS/WDS) en soms electron backscatter diffraction (EBSD). De bediening gebeurt via gespecialiseerde software die beeldvorming, detectorselectie en analytische dataverwerking mogelijk maakt.

Werking en signaaltypen: wanneer de elektronbundel het monstersurface raakt, ontstaan SE’s die oppervlakteruwheden en textuur benadrukken, BSE’s die factoren zoals atomaire massa en compositie aangeven, en X-stralen die naar elementaire analyse leiden. De magnification en beeldcontrast worden bepaald door beamspanning, working distance en instrumentinstellingen. Varianten van SEM-systemen bestaan naast standaard hoogvacuummodellen ook uit variabele-druk-SEM (VP-SEM) en environmentele SEM (ESEM) die vochtige of niet-verdichte monsters toelaten.

Toepassingen en overwegingen: SEMsystemen worden breed ingezet in/materialenwetenschap, elektronica, geologie, polymeren en biologie, vaak in combinatie met andere technieken zoals FIB-SEM, EBSD en EDS. Voor niet geleidende monsters zijn duplicatieve coatings soms vereist, terwijl VP-SEM en ESEM het coatingbehoefte kunnen verminderen. Onderhoud en veiligheidsaspecten betreffen vooral het vacuüm- en hoogspanningssysteem en regelmatige kalibratie van detectors en stagemetingen.