skannauspintatutkimusmenetelmät

Skannauspintatutkimusmenetelmät, tai skannaava läpäisyelektronimikroskopia (STEM), ovat joukko edistyneitä tekniikoita, joilla tutkitaan materiaalien mikroskooppista ja atomitason rakennetta. Niiden perusperiaate on ohjata kohdennettu elektronisuihku näytteen läpi ja havaita vuorovaikutuksessa syntyvät signaalit.

Yksi yleisimmistä STEM-menetelmistä on läpäisyelektronimikroskopia (TEM). TEM:ssä elektronisuihku kulkee erittäin ohuen näytteen läpi. Näytteen läpi kulkeneet elektronit projisoidaan sitten kuvaksi, joka paljastaa näytteen sisäisen rakenteen, kuten kiteiden, dislokaatioiden ja muiden mikrorakenteellisten piirteiden. Menetelmä soveltuu erinomaisesti korkean resoluution kuvantamisen lisäksi myös esimerkiksi diffraktiokuvioiden analysointiin, josta saadaan tietoa kiteiden orientaatiosta ja rakenteellisista vääristymistä.

Toinen keskeinen STEM-tekniikka on skannaava elektronimikroskopia (SEM). SEM:ssä elektronisuihku skannaa näytteen pintaa. Vuorovaikutuksessa syntyvät signaalit, kuten sekundäärielektronit ja takaisinsiroutuneet elektronit, kerätään ja muodostavat kuvan näytteen pinnan topografiasta ja koostumuksesta. SEM:n etuna on kyky kuvantaa suhteellisen suuria näytepintoja ja sen laaja syväterävyys, mikä tekee siitä hyödyllisen pinnanmuotojen ja tekstuurien tutkimiseen.

Näiden perusmenetelmien lisäksi on olemassa useita erikoistuneempia STEM-tekniikoita, jotka tarjoavat syvempää tietoa materiaalien ominaisuuksista. Esimerkiksi energiahäviöspektroskopia (EELS) ja energiadispersiivinen röntgenspektroskopia (EDS) voidaan yhdistää STEM-laitteistoon alkuainekoostumuksen ja kemiallisen sidoksen analysoimiseksi näytteen eri kohdissa. Skannauspintatutkimusmenetelmät ovat välttämättömiä työkaluja monilla tieteenaloilla, kuten materiaalitieteessä, fysiikassa, kemiassa ja biologiassa.