I microscopi elettronici a scansione (SEM) utilizzano un fascio focalizzato di elettroni per creare immagini ad alta risoluzione dei campioni. Il raggio viene scansionato attraverso il campione e gli elettroni riflessi o emessi vengono rilevati e utilizzati per creare un'immagine.

I SEM possono produrre immagini con una risoluzione molto più elevata rispetto ai microscopi ottici e possono essere utilizzati anche per visualizzare campioni non trasparenti alla luce. Ciò li rende ideali per studiare le caratteristiche superficiali dei materiali, come crepe, pori e altri difetti.

Ecco una spiegazione più dettagliata di come funzionano i SEM:

1. Il fascio di elettroni è generato da un cannone elettronico. Il cannone elettronico è costituito da un filamento riscaldato che emette elettroni. Gli elettroni vengono accelerati da un'alta tensione, tipicamente compresa tra 1 e 30 kilovolt (kV).

2. Il fascio di elettroni viene focalizzato da una serie di lenti elettromagnetiche. Le lenti focalizzano il raggio su un punto molto piccolo, in genere da 1 a 10 nanometri (nm) di diametro.

3. Il fascio di elettroni viene scansionato attraverso il campione. La scansione viene eseguita da due serie di bobine elettromagnetiche che deviano il raggio nelle direzioni xey. Il raggio viene scansionato secondo uno schema raster, il che significa che si muove lungo una serie di linee parallele attraverso il campione.

4. Gli elettroni riflessi o emessi vengono rilevati da un rilevatore. Il rivelatore è solitamente uno scintillatore che converte gli elettroni in fotoni. I fotoni vengono quindi amplificati e rilevati da un tubo fotomoltiplicatore.

5. Gli elettroni rilevati vengono utilizzati per creare un'immagine. L'immagine viene creata pixel per pixel, mentre il fascio di elettroni esegue la scansione del campione. La luminosità di ciascun pixel corrisponde al numero di elettroni rilevati in quel punto.

I SEM possono produrre immagini con una risoluzione fino a 1 nm, che è molto superiore alla risoluzione dei microscopi ottici. Ciò li rende ideali per studiare le caratteristiche superficiali dei materiali, come crepe, pori e altri difetti. I SEM possono essere utilizzati anche per visualizzare campioni non trasparenti alla luce, come metalli, ceramica e plastica.

I SEM sono ampiamente utilizzati in una varietà di campi, tra cui scienza dei materiali, ingegneria, biologia e geologia.