走査型電子顕微鏡の主な用途の紹介

走査型電子顕微鏡の主な用途の紹介

走査型電子顕微鏡は、多くの優れた特性を備えた多機能機器であり、最も広く使用されている機器の 1 つであり、次の基本的な分析を実行できます。

（１）三次元形態の観察と解析

（２）形態を観察しながら微小領域の組成分析を行う。

（１）ナノ材料の観察。いわゆるナノ材料とは、材料を構成する粒子または微結晶のサイズが0.1～100nmの範囲内にあり、表面を清浄に保った状態で加圧成形して得られる固体材料である。ナノ材料は、結晶状態や非晶質状態とは異なる多くの独特な物理化学的特性を有する。ナノ材料は幅広い発展の見通しがあり、将来の材料研究の重要な方向となるであろう。走査型電子顕微鏡の重要な特徴はその高解像度であり、現在ナノ材料の観察に広く使用されている。

②材料の破壊の分析を行います。走査型電子顕微鏡のもう一つの重要な特徴は、被写界深度が大きいことで、画像の立体感が豊かです。走査型電子顕微鏡の焦点深度は透過型電子顕微鏡の10倍、光学顕微鏡の数百倍です。画像の被写界深度が大きいため、走査型電子画像は立体感が豊かで、立体的な形で他の顕微鏡よりもはるかに多くの情報を提供できるため、この機能はユーザーにとって非常に価値があります。走査型電子顕微鏡は、深部から破壊形態を示し、高被写界深度角度は材料破壊の本質を示し、教育、科学研究、生産において、材料破壊の原因分析にかけがえのない役割を果たしており、事故の原因分析やプロセスの合理性を判断する強力な手段となっています。

③大型試料の素表面を直接観察。直径100mm、高さ50mm以上の試料を直接観察でき、試料の形状に制限がなく、粗面も観察できるため、試料作製の手間が省け、試料そのものを異層構造の材料成分として真に観察できます（反射電子像）。

④厚い試料の観察。厚い試料を観察すると、高解像度で最もリアルな外観を得ることができます。走査型電子顕微鏡の解像度は、光学顕微鏡と透過型電子顕微鏡の解像度の中間です。ただし、厚い試料の観察を比較すると、透過型電子顕微鏡では複合膜法を使用する必要があり、複合膜の解像度は通常10nmに過ぎず、試料自体の観察ではないため、試料の表面の実際の情報を取得するには、走査型電子顕微鏡で厚い試料を観察する方が有利です。

⑤ 試料の各領域の詳細を観察します。試料は試料室内で非常に大きな可動範囲を持っています。他の顕微鏡の作動距離は通常2-3cmしかないため、試料は2度の空間内でしか移動できません。しかし、走査型電子顕微鏡では、作動距離が大きく（20mm以上になることもあります）、焦点深度が大きく（透過型電子顕微鏡の10倍）、試料室の空間も大きいため、試料は3度の空間内で6度の自由度の移動（つまり、3度の空間並進、3度の空間回転）が可能で、移動範囲が広く、不規則な形状の試料の各領域の詳細を観察するのに非常に便利です。

（vi）広い視野と低倍率での試料の観察。走査型電子顕微鏡で試料を観察するための視野は広い。走査型電子顕微鏡では、試料を同時に観察できる視野Fは、次の式で決まる：F=L/M [8]。

ここで、F は視野範囲です。

M - 観測の倍率。

L - 管の蛍光スクリーンのサイズ。

走査型電子顕微鏡が 30 cm (12 インチ) のチューブを使用する場合、倍率は 15 倍で、その視野範囲は最大 20 mm です。犯罪捜査や考古学などの一部の分野では、広い視野と低倍率でのサンプルの形状の観察が必要です。

（7）高倍率から低倍率まで連続観察。倍率範囲が非常に広く、頻繁に焦点を合わせる必要がありません。走査型電子顕微鏡の倍率範囲は非常に広く（5〜200、000倍連続調整可能）、良好な焦点は高倍から低倍、低倍から高倍まで連続観察でき、再焦点合わせは不要で、事故分析に特に便利です。

⑧ 生物試料の観察。電子照射による試料の損傷や汚染の発生は非常に少ないです。他のモードの電子顕微鏡と比較すると、観察に使用される電子プローブの電流が小さいため（通常、約 10-10 ~ 10-12A）、電子プローブのビームスポットサイズが小さく（通常5nm〜数十ナノメートル）、電子プローブのエネルギーも比較的小さく（加速電圧は2kVほど小さくなります）、試料の固定点への照射ではなく、試料のラスタースキャン方式での照射であるため、電子照射による試料の損傷や汚染の程度は非常に小さく、これは一部の生物試料の観察にとって特に重要です。