المجهر الإلكتروني الماسح

📅 آخر تحديث: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 43 صور
الموسوعة الحرة

صورة لحبوب اللقاح تم التقاطها بواسطة المجهر الإلكتروني الماسح تُظهر عمق المجال المميز للصور المجهرية الإلكترونية الماسحة .
أول مجهر إلكتروني ماسح (SEM) للسيد فون أردين
مجهر إلكتروني ماسح مع حجرة عينة مفتوحة
مجهر إلكتروني ماسح من النوع التناظري

المجهر الإلكتروني الماسح ( SEM ) هو نوع من المجاهر الإلكترونية يُنتج صورًا للعينة عن طريق مسح سطحها بحزمة إلكترونية مركزة . تتفاعل الإلكترونات مع ذرات العينة، مُنتجةً إشارات متنوعة تحمل معلومات حول تضاريس السطح وتركيبه. يتم مسح حزمة الإلكترونات بنمط مسح نقطي ، ويُدمج موضع الحزمة مع شدة الإشارة المُكتشفة لإنتاج الصورة. في الوضع الأكثر شيوعًا للمجهر الإلكتروني الماسح، تُكتشف الإلكترونات الثانوية المنبعثة من الذرات المُثارة بواسطة حزمة الإلكترونات باستخدام كاشف الإلكترونات الثانوية ( كاشف إيفرت-ثورنلي ). يعتمد عدد الإلكترونات الثانوية التي يُمكن اكتشافها، وبالتالي شدة الإشارة، على عدة عوامل، منها تضاريس العينة. يُمكن لبعض المجاهر الإلكترونية الماسحة تحقيق دقة أفضل من 1 نانومتر .

تُفحص العينات في فراغ عالٍ باستخدام مجهر إلكتروني ماسح تقليدي ، أو في فراغ منخفض أو ظروف رطبة باستخدام مجهر إلكتروني ماسح ذي ضغط متغير أو مجهر إلكتروني ماسح بيئي، وفي نطاق واسع من درجات الحرارة المنخفضة أو المرتفعة باستخدام أجهزة متخصصة. [ 1 ]

تاريخ

قدّم ماكمولان سردًا لتاريخ المجهر الإلكتروني الماسح في بداياته. [ 2 ] [ 3 ] على الرغم من أن ماكس نول التقط صورةً بعرض  مجال رؤية يبلغ 50 مم تُظهر تباينًا في القنوات باستخدام ماسح ضوئي لحزمة الإلكترونات، [ 4 ] إلا أن مانفريد فون أردين هو من اخترع عام 1937 [ 5 ] مجهرًا عالي الدقة عن طريق مسح شبكة صغيرة جدًا بحزمة إلكترونية مُصغّرة ومُركّزة بدقة. في العام نفسه، أكمل سيسيل إي. هول أيضًا بناء أول مجهر انبعاث في أمريكا الشمالية، بعد عامين فقط من تكليفه بذلك من قِبل مُشرفه، إي. إف. بيرتون، في جامعة تورنتو. [ 6 ] طبّق أردين مسح حزمة الإلكترونات في محاولة لتجاوز دقة المجهر الإلكتروني النافذ (TEM)، فضلًا عن التخفيف من المشاكل الكبيرة المتعلقة بالانحراف اللوني المتأصل في التصوير الحقيقي في المجهر الإلكتروني النافذ. كما ناقش أنماط الكشف المختلفة، وإمكانيات ونظرية المجهر الإلكتروني الماسح، [ 7 ] بالإضافة إلى بناء أول مجهر إلكتروني ماسح عالي الدقة. [ 8 ] وقد نشرت مجموعة زوريكين المزيد من الأعمال، [ 9 ] تلتها مجموعات كامبريدج في الخمسينيات وأوائل الستينيات [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] بقيادة تشارلز أوتلي ، مما أدى في النهاية إلى تسويق أول جهاز تجاري من قبل شركة كامبريدج للأجهزة العلمية باسم "ستيريوسكان" في عام 1965، والذي تم تسليمه إلى شركة دوبونت .

المبادئ والقدرات

مصدر إلكترونات باعث شوتكي
حجم تفاعل الإلكترون مع المادة وأنواع الإشارات المتولدة

تنتج الإشارات التي يستخدمها المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) لتكوين الصورة عن تفاعلات بين حزمة الإلكترونات والذرات على أعماق مختلفة داخل العينة. وتُنتج أنواع مختلفة من الإشارات، بما في ذلك الإلكترونات الثانوية (SE)، والإلكترونات المنعكسة أو المتناثرة للخلف (BSE)، والأشعة السينية المميزة، والضوء ( التألق الكاثودي ) (CL)، والتيار الممتص (تيار العينة)، والإلكترونات النافذة. [ 14 ] يُعد تصوير الإلكترونات الثانوية وكواشف الإلكترونات المتناثرة للخلف من الأساليب القياسية في المجهر الإلكتروني الماسح [ 15 ] ، ولكن يمكن استخدام كواشف إضافية لالتقاط إشارات أخرى. على سبيل المثال، يمكن الكشف عن الأشعة السينية المنبعثة بواسطة مطيافية الأشعة السينية المشتتة للطاقة. [ 16 ]

تتميز الإلكترونات الثانوية بطاقات منخفضة للغاية، في حدود 50 إلكترون فولت ، مما يحد من متوسط ​​مسارها الحر في المواد الصلبة. ونتيجة لذلك، لا تستطيع هذه الإلكترونات الإفلات إلا من الطبقة السطحية التي لا تتجاوز بضعة نانومترات من سطح العينة. وتميل إشارة الإلكترونات الثانوية إلى التمركز الشديد عند نقطة اصطدام حزمة الإلكترونات الأولية، مما يتيح التقاط صور لسطح العينة بدقة تقل عن 1 نانومتر . أما الإلكترونات المرتدة (BSE) فهي إلكترونات الحزمة التي تنعكس عن العينة بفعل التشتت المرن . ونظرًا لأن طاقتها أعلى بكثير من طاقة الإلكترونات الثانوية، فإنها تنبعث من مواقع أعمق داخل العينة، وبالتالي تكون دقة صورها أقل من دقة صور الإلكترونات الثانوية. ومع ذلك، تُستخدم الإلكترونات المرتدة بكثرة في المجهر الإلكتروني الماسح التحليلي، إلى جانب الأطياف المُستخلصة من الأشعة السينية المميزة، لأن شدة إشارة الإلكترونات المرتدة ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالعدد الذري (Z) للعينة. ويمكن لصور الإلكترونات المرتدة أن توفر معلومات حول توزيع العناصر المختلفة في العينة، ولكنها لا تُحدد هويتها. في العينات التي تتكون في الغالب من عناصر خفيفة، مثل العينات البيولوجية، يُمكن تصوير جزيئات الذهب الغروية المُوسومة مناعيًا بقطر 5 أو 10 نانومتر باستخدام تقنية التصوير الإلكتروني الخلفي (BSE)، والتي يصعب أو يستحيل رصدها في صور الإلكترونات الثانوية. [ 17 ] تنبعث أشعة سينية مميزة عندما يُزيل شعاع الإلكترونات إلكترونًا من الغلاف الداخلي للعينة، مما يؤدي إلى دخول إلكترون ذي طاقة أعلى لملء هذا الغلاف وإطلاق الطاقة. يُمكن قياس طاقة أو طول موجة هذه الأشعة السينية المميزة باستخدام مطيافية تشتت طاقة الأشعة السينية أو مطيافية تشتت الطول الموجي للأشعة السينية ، واستخدامها لتحديد وقياس وفرة العناصر في العينة ورسم خريطة لتوزيعها.   

بفضل حزمة الإلكترونات الضيقة جدًا، تتميز صور المجهر الإلكتروني الماسح بعمق مجال كبير ، مما يُضفي عليها مظهرًا ثلاثي الأبعاد مميزًا يُفيد في فهم بنية سطح العينة. [ 18 ] ويتضح ذلك من خلال صورة حبوب اللقاح الموضحة أعلاه. ويمكن الحصول على نطاق واسع من التكبيرات، بدءًا من حوالي 10 أضعاف (ما يُعادل تقريبًا تكبير عدسة مكبرة يدوية قوية) وصولًا إلى أكثر من 500,000 ضعف، أي ما يُعادل 250 ضعفًا تقريبًا من حد التكبير لأفضل المجاهر الضوئية .

تحضير العينة

عنكبوت مطلي بالذهب بتقنية الترسيب بالرش، بعد تجهيزه للعرض باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح
صورة مجهرية بجهد منخفض (300  فولت) لتوزيع قطرات المادة اللاصقة على ورقة لاصقة . لم يتم تطبيق أي طلاء موصل: فمثل هذا الطلاء من شأنه أن يغير من طبيعة هذه العينة الهشة.

يجب أن تكون عينات المجهر الإلكتروني الماسح صغيرة بما يكفي لتناسب منصة العينة، وتُثبّت بطلاء موصل. يُغني الفراغ المنخفض نسبيًا (من 0.076 إلى 20 تور ) في المجهر الإلكتروني الماسح ذي الضغط المتغير والبيئي عن الحاجة إلى التنظيف، حتى مع وجود الماء أو الأغشية الزيتية، مما يسمح بالملاحظة في حالتها الطبيعية. تُشابه خطوات التحضير تلك المستخدمة في عينات المجهر الضوئي المصقولة. يمكن استخدام تقنيات المجهر الإلكتروني الماسح لفحص حالة الدوائر المتكاملة ونقاط التوصيل. يُمكن تحقيق التقصير عن طريق إمالة أي عينة. يُستخدم طلاء الترسيب بالرش لتطبيق طبقة رقيقة من المعدن، أو سبيكة معدنية، على العينات غير الموصلة. [ 19 ] تشمل المواد الموصلة المستخدمة حاليًا لطلاء العينات: الذهب ، وسبائك الذهب/ البلاديوم ، والبلاتين ، والإيريديوم ، والتنغستن ، والكروم ، والأوزميوم . [ 17 ] . يُعدّ استخدام طرق مختلفة من طريقة التلوين OTO ( رباعي أكسيد الأوزميوم ، ثيوكاربوهيدرازيد ، أوزميوم ) بديلاً عن الطلاء لبعض العينات البيولوجية . [ 20 ] [ 21 ]

العينات البيولوجية

نظراً لأن حجرة عينة المجهر الإلكتروني الماسح تعمل تحت فراغ عالٍ، يجب أن تكون عينة المجهر الإلكتروني الماسح جافة تماماً أو مبردة تبريداً فائقاً. [ 22 ] يمكن فحص المواد الصلبة والجافة مثل الخشب والعظام والريش والحشرات المجففة أو الأصداف (بما في ذلك قشور البيض [ 23 ] ) مع القليل من المعالجة الإضافية، ولكن الخلايا والأنسجة الحية والكائنات الحية الكاملة ذات الأجسام الرخوة تتطلب تثبيتاً كيميائياً للحفاظ على بنيتها واستقرارها.

تُجرى عملية التثبيت عادةً عن طريق الحضانة في محلول من مُثبِّت كيميائي مُخفَّف ، مثل الغلوتارالدهيد ، وأحيانًا مع الفورمالديهايد [ 22 ] [ 24 ] [ 25 ] ومُثبِّتات أخرى، [ 26 ] ويُمكن أن يتبع ذلك تثبيت لاحق باستخدام رباعي أكسيد الأوزميوم. [ 22 ] ثم تُجفَّف الأنسجة المُثبَّتة. ولأن التجفيف بالهواء يُسبِّب انهيارًا وانكماشًا، يتم ذلك عادةً باستبدال الماء في الخلايا بمذيبات عضوية مثل الإيثانول أو الأسيتون ، ثم استبدال هذه المذيبات بدورها بسائل انتقالي مثل ثاني أكسيد الكربون السائل عن طريق التجفيف عند النقطة الحرجة . [ 27 ] يُزال ثاني أكسيد الكربون في النهاية وهو في حالة فوق حرجة، بحيث لا يكون هناك سطح فاصل بين الغاز والسائل داخل العينة أثناء التجفيف.

تُثبّت العينة الجافة عادةً على حامل العينة باستخدام مادة لاصقة مثل راتنج الإيبوكسي أو شريط لاصق مزدوج الجوانب موصل للكهرباء، ثم تُطلى بالذهب أو سبيكة الذهب/البلاديوم قبل فحصها بالمجهر. ويمكن تقطيع العينات (باستخدام الميكروتوم ) إذا لزم الحصول على معلومات حول البنية الدقيقة الداخلية للكائن الحي لأغراض التصوير.

إذا كان المجهر الإلكتروني الماسح مزودًا بمنصة تبريد للتصوير المجهري بالتبريد، فيمكن استخدام التثبيت بالتبريد وإجراء فحص مجهري إلكتروني ماسح بدرجة حرارة منخفضة على العينات المثبتة بالتبريد. [ 22 ] يمكن كسر العينات المثبتة بالتبريد تحت فراغ في جهاز خاص للكشف عن بنيتها الداخلية، ثم تغطيتها بطبقة رقيقة من الطلاء بالرش ونقلها إلى منصة التبريد الخاصة بالمجهر الإلكتروني الماسح وهي لا تزال مجمدة. [ 28 ] كما يُمكن استخدام المجهر الإلكتروني الماسح بدرجة حرارة منخفضة (LT-SEM) لتصوير المواد الحساسة للحرارة مثل الجليد [ 29 ] [ 30 ] والدهون. [ 31 ]

يُعدّ التجميد والتكسير، أو التجميد والحفر، أو التجميد والكسر، طريقة تحضير مفيدة بشكل خاص لفحص الأغشية الدهنية والبروتينات المدمجة فيها من خلال عرض مباشر. تكشف هذه الطريقة عن البروتينات المدمجة في الطبقة الدهنية الثنائية.

مواد

بحسب غولدشتاين وآخرون، "توجد طرق عديدة لتقطيع العينات، منها النشر بالشفرات، والنشر السلكي، والقطع الكاشط، والتكسير (وهو الأنسب للمواد الهشة)، والقص، والتآكل الشراري، والتقطيع المجهري . يُصقل السطح المراد تحضيره لتحليل البنية المجهرية باستخدام سلسلة متدرجة من المواد الكاشطة. قد تتطلب العينات الخزفية والجيولوجية، كالمعادن، التخريش للسماح بتصوير أو تحليل خصائص البنية المجهرية في المجهر الإلكتروني الماسح." مع ذلك، يجب أن يبقى مسار شعاع الإلكترون من سطح العينة إلى الأرض متصلاً لضمان عدم انعكاس الإلكترونات على سطح العينة عند تراكم شحنة كافية تساوي شحنة الشعاع الساقط، وهو ما يُعرف بـ"الشحن". ووفقًا لغولدشتاين وآخرون، "أفضل وأبسط طريقة للتغلب على مشاكل الشحن هي ترسيب طبقة رقيقة من المعدن على سطح العينة." ويتحقق ذلك عن طريق التبخير الفراغي أو الترسيب بالرش. بالنسبة للعناصر ذات الأعداد الذرية من 8 إلى 20، يُعد الكربون والألومنيوم والكروم فقط مواد طلاء مناسبة. [ 19 ] : 539-545، 648-669

تُشابه تقنية الحزمة الأيونية المركزة (FIB) تقنية المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)، ولكنها تستخدم أيونات موجبة الشحنة بدلاً من الإلكترونات. وإلى جانب التصوير، يمكن استخدام تقنية الحزمة الأيونية المركزة للقطع الدقيق، أو الحفر، أو ترسيب المواد الموصلة على سطح العينة. [ 19 ] : 553

عملية المسح الضوئي وتكوين الصورة

رسم تخطيطي لجهاز المجهر الإلكتروني الماسح (SEM)

يتكون المجهر الإلكتروني الماسح من عمود إلكتروني، يضم مدفع الإلكترونات وعدسات إلكترونية ومضخات تفريغ، بالإضافة إلى وحدة تحكم مزودة بشاشة عرض وأدوات تحكم في حزمة الإلكترونات. يُولّد مدفع الإلكترونات إلكترونات ويُسرّعها بطاقة تتراوح بين 0.1 و30 كيلو إلكترون فولت . تُركّز العدسات الإلكترونية حزمة الإلكترونات على العينة بدقة تقل عن 10 نانومتر، حيث تتفاعل معها حتى عمق 1 ميكرومتر تقريبًا ، مُولّدةً إشارات تُستخدم للتصوير النقطي. تقوم ملفات الانحراف بمسح حزمة الإلكترونات على سطح العينة بنمط مسح نقطي ، حيث يجمع كاشف الإلكترونات الإلكترونات المتناثرة والثانوية، مُشكّلةً صورة يُمكن معالجتها وعرضها رقميًا. يتم التحكم في حدة الصورة ووضوح تفاصيلها من خلال حجم مسبار الإلكترونات، وتيار مسبار الإلكترونات، وزاوية تقارب مسبار الإلكترونات، وجهد تسريع حزمة الإلكترونات. بحسب غولدشتاين وآخرون، "تستخدم معظم المجاهر الإلكترونية الماسحة القديمة باعثات حرارية من التنجستن أو LaB6 ، ولكن بشكل متزايد، يتم تجهيز المجاهر الجديدة بمصادر انبعاث باردة أو حرارية أو من نوع شوتلي الميداني لأن هذه المصادر توفر أداءً وموثوقية وعمرًا أطول." [ 19 ] : 21-60

آليات انبعاث الإلكترونات الثانوية، والإلكترونات المتناثرة للخلف، والأشعة السينية المميزة من ذرات العينة
سلسلة صور مجهرية إلكترونية ماسحة (SEM) مكبرة عند درجات حرارة منخفضة لبلورة ثلجية . يتم التقاط البلورات وتخزينها وتغطيتها بالبلاتين باستخدام تقنية الترسيب بالرش عند درجات حرارة منخفضة للغاية لأغراض التصوير.

التكبير

يمكن التحكم في التكبير في المجهر الإلكتروني الماسح ضمن نطاق واسع يصل إلى ستة مراتب، من حوالي 10 إلى 3,000,000 مرة. [ 32 ] ويتم تغيير التكبير عن طريق تعديل طول المسح على العينة، حيث يتطلب التكبير الأعلى مساحة عينة أصغر، أو بكسلًا أصغر . [ 19 ] : 108-113

الكشف عن الإلكترونات الثانوية

تعتمد طريقة التصوير الأكثر شيوعًا على جمع الإلكترونات الثانوية منخفضة الطاقة (<50 إلكترون فولت) المنبعثة من نطاقات التوصيل أو التكافؤ لذرات العينة نتيجة تفاعلات التشتت غير المرن مع إلكترونات الحزمة. ونظرًا لانخفاض طاقتها، تنشأ هذه الإلكترونات من مسافة لا تتجاوز بضعة نانومترات أسفل سطح العينة. [ 18 ] ويتم الكشف عن الإلكترونات بواسطة كاشف إيفرهارت-ثورنلي . [ 33 ] ووفقًا لغولدشتاين وآخرون، "أتاح تطوير كاشف ET أول استخدام فعال لإشارة الإلكترونات الثانوية/المشتتة الغنية بزاوية مجسمة كبيرة للتجميع، وكسب تضخيم عالٍ، وضوضاء منخفضة، وأداء قوي لا يتطلب صيانة كبيرة." ينبعث الضوء عندما يصطدم إلكترون عالي الطاقة بمادة وميضية ، وينتقل عبر موجه ضوئي إلى مضاعف ضوئي ، مما يوفر كسبًا عاليًا، وتدهورًا طفيفًا في الضوضاء، وعرض نطاق ترددي عالٍ، ومعدل استجابة سريع. [ 19 ] : 128-129

الكشف عن الإلكترونات المتناثرة للخلف

مقارنة تقنيات المجهر الإلكتروني الماسح: أعلى: تحليل الإلكترونات المرتدة - التركيب ، أسفل: تحليل الإلكترونات الثانوية - التضاريس  

تتكون الإلكترونات المرتدة (BSE) من إلكترونات عالية الطاقة تنشأ في حزمة الإلكترونات، وتنعكس أو تتشتت للخلف خارج حجم تفاعل العينة بفعل تفاعلات التشتت المرن مع ذرات العينة. ولأن العناصر الثقيلة (ذات العدد الذري العالي) تشتت الإلكترونات للخلف بقوة أكبر من العناصر الخفيفة (ذات العدد الذري المنخفض)، وبالتالي تظهر أكثر سطوعًا في الصورة، تُستخدم الإلكترونات المرتدة للكشف عن التباين بين المناطق ذات التركيب الكيميائي المختلف. [ 18 ] ووفقًا لغولدشتاين وآخرون، "عندما يكون كاشف الإلكترونات متحيزًا سالبًا، يتم الكشف عن الإلكترونات المرتدة فقط. يتم رفض جميع الإلكترونات الثانوية، بما في ذلك تلك المنبعثة من العينة في اتجاه كاشف الإلكترونات ضمن الزاوية المجسمة لخط الرؤية للتجميع الهندسي المباشر. وقد صُممت كواشف الإلكترونات المرتدة المخصصة لزيادة الزاوية المجسمة للتجميع بشكل كبير." وتشمل هذه الكواشف: كواشف الإلكترونات المرتدة ذات الوميض السلبي، وكاشف تحويل الإلكترونات المرتدة إلى إلكترونات ثانوية، وكاشف الصمام الثنائي ذي الحالة الصلبة. [ 19 ] : 129-133

يمكن أيضًا استخدام الإلكترونات المتناثرة للخلف لتكوين صورة حيود الإلكترونات المتناثرة للخلف (EBSD)، والتي يمكن استخدامها لتحديد البنية البلورية للعينة. [ 19 ] : 10

تحليل حقن الشعاع لأشباه الموصلات

تُستخدم مجهرية المسح الإلكتروني (SEM) بتقنية تباين الجهد وجمع الشحنات لتوصيف الأداء الكهربائي للدوائر المتكاملة وأجهزة أشباه الموصلات. وتعتمد تقنية جمع الشحنات على التيارات أو الجهود المستحثة في العينة بواسطة حزمة الإلكترونات. ويُستخدم التيار المستحث بواسطة حزمة الإلكترونات (EBIC) لدراسة حواجز شوتكي ، والوصلات pn المنتشرة، والوصلات pn المزروعة بالأيونات . [ 19 ] : 546

التألق الكاثودي

صورة مجهرية إلكترونية ماسحة (SEM) لبلورة متعددة من InGaN مع صورة ضوئية ملونة بتقنية التألق الكاثودي . تمثل القناتان الزرقاء والخضراء الألوان الحقيقية، بينما تمثل القناة الحمراء انبعاث الأشعة فوق البنفسجية.

يمكن استخدام التألق الكاثودي للكشف عن الشوائب في المعادن، أو وجود أزواج إلكترون-فجوة زائدة في أشباه الموصلات. [ 19 ] : 16. التألق الكاثودي ، وهو انبعاث الضوء عند عودة الذرات المثارة بواسطة إلكترونات عالية الطاقة إلى حالتها الأرضية، يُشابه التألق الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية ، وتُظهر بعض المواد ، مثل كبريتيد الزنك وبعض الأصباغ الفلورية، كلتا الظاهرتين. على مدى العقود الماضية، كان التألق الكاثودي يُلاحظ غالبًا على أنه انبعاث الضوء من السطح الداخلي لأنبوب أشعة الكاثود في أجهزة التلفزيون وشاشات CRT الخاصة بالحواسيب. في المجهر الإلكتروني الماسح، تقوم كواشف التألق الكاثودي إما بجمع كل الضوء المنبعث من العينة أو بتحليل الأطوال الموجية المنبعثة منها وعرض طيف الانبعاث أو صورة لتوزيع التألق الكاثودي المنبعث من العينة بألوانها الحقيقية.

التحليل المجهري بالأشعة السينية

يمكن أيضًا رصد الأشعة السينية المميزة الناتجة عن تفاعل الإلكترونات مع العينة باستخدام مجهر إلكتروني ماسح مزود بتقنية مطيافية الأشعة السينية المشتتة للطاقة أو مطيافية الأشعة السينية المشتتة للطول الموجي . ويمكن استخدام تحليل إشارات الأشعة السينية لرسم خريطة توزيع العناصر وتقدير وفرتها في العينة. [ 19 ] : 297-353

التقنيات التكميلية

تُدعم العديد من الدراسات البحثية القائمة على المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) بتقنيات نانوية تكميلية، مثل مجهر القوة الذرية (AFM) وأنماط التصوير الكهربائي الخاصة به. توفر هذه الأساليب رؤى تتجاوز مورفولوجيا السطح. فعلى سبيل المثال، يمكن لمجهر القوة الذرية فحص تضاريس سطح العينة على مستوى النانومتر باستخدام طرف حاد في وضع التلامس أو النقر. كما يُمكّن مجهر القوة الذرية الموصل (C-AFM) من رسم خرائط التوصيل الكهربائي الموضعي، وهو أمر مفيد في دراسة مواد التبديل المقاوم وأشباه الموصلات. ويقيس مجهر قوة مسبار كلفن (KPFM) تغيرات جهد السطح، وهو أمر قيّم لتحليل توزيعات الشحنات في المواد الإلكترونية أو الكهروضوئية. وعند استخدام هذه التقنيات جنبًا إلى جنب مع المجهر الإلكتروني الماسح، فإنها توفر فهمًا شاملًا لكل من الخصائص التركيبية والوظيفية للمواد.

دقة المجهر الإلكتروني الماسح

فيديو يوضح نطاق التكبير العملي النموذجي لمجهر إلكتروني ماسح مصمم لفحص العينات البيولوجية. يبدأ الفيديو بتكبير 25×، أي حوالي 6 مم عبر مجال الرؤية بأكمله، ثم يُكبّر تدريجيًا إلى 12000×، أي حوالي 12 ميكرومتر عبر مجال الرؤية بأكمله. الأجسام الكروية الظاهرة هي خرز زجاجي بقطر 10 ميكرومتر، وهو قطر مشابه لقطر خلية دم حمراء .  

المجهر الإلكتروني الماسح ليس كاميرا ، ولا يقوم كاشفه بتكوين الصور بشكل مستمر كما هو الحال في مصفوفة أو فيلم CCD . على عكس الأنظمة البصرية، لا تقتصر دقة المجهر الإلكتروني الماسح على حد الانعراج ، أو دقة العدسات أو المرايا، أو دقة مصفوفة الكاشف. يمكن أن تكون بصريات التركيز كبيرة وخشنة، وكاشف الإلكترونات الثانوية بحجم قبضة اليد، وهو ببساطة يكشف التيار. بدلاً من ذلك، تعتمد الدقة المكانية للمجهر الإلكتروني الماسح على حجم بقعة الإلكترونات، والذي بدوره يعتمد على كل من طول موجة الإلكترونات والنظام الإلكتروني البصري الذي ينتج شعاع المسح. كما أن الدقة محدودة بحجم منطقة التفاعل، أي حجم مادة العينة التي تتفاعل مع شعاع الإلكترونات. حجم البقعة ومنطقة التفاعل كبيران مقارنةً بالمسافات بين الذرات، لذا فإن دقة المجهر الإلكتروني الماسح ليست عالية بما يكفي لتصوير الذرات الفردية، كما هو ممكن باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ . مع ذلك، يتمتع المجهر الإلكتروني الماسح بمزايا تعويضية، بما في ذلك القدرة على تصوير مساحة كبيرة نسبيًا من العينة؛ والقدرة على تصوير المواد الصلبة (وليس فقط الأغشية الرقيقة أو الرقائق). وتتنوع طرق التحليل المتاحة لقياس تركيب وخصائص العينة. وبحسب الجهاز المستخدم، تتراوح دقة القياس بين أقل من 1 نانومتر و20 نانومتر. وفي عام 2009، وصل أعلى مجهر إلكتروني ماسح تقليدي (≤30 كيلو فولت) في العالم من حيث الدقة إلى دقة نقطية تبلغ 0.4 نانومتر باستخدام كاشف الإلكترونات الثانوية. [ 34 ]    

المجهر الإلكتروني الماسح البيئي

يتطلب المجهر الإلكتروني الماسح التقليدي تصوير العينات تحت فراغ ، لأن الغلاف الجوي الغازي ينتشر بسرعة ويُضعف حزم الإلكترونات. ونتيجة لذلك، يجب تجفيف العينات التي تُنتج كمية كبيرة من البخار ، مثل العينات البيولوجية الرطبة أو الصخور النفطية، أو تجميدها تجميدًا عميقًا. وبشكل عام، لا يمكن رصد العمليات التي تتضمن تحولات طورية ، مثل تجفيف المواد اللاصقة أو انصهار السبائك ، أو نقل السوائل، أو التفاعلات الكيميائية، أو أنظمة المواد الصلبة والهواء والغاز، باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح التقليدي عالي الفراغ. في المجهر الإلكتروني الماسح البيئي (ESEM)، تُفرغ الحجرة من الهواء، ولكن يُحتفظ ببخار الماء بالقرب من ضغط التشبع، ويبقى الضغط المتبقي مرتفعًا نسبيًا. وهذا يسمح بتحليل العينات التي تحتوي على الماء أو مواد متطايرة أخرى. وباستخدام المجهر الإلكتروني الماسح البيئي، أصبح من الممكن رصد الحشرات الحية. [ 35 ]

أتاح التطوير التجاري الأول للمجهر الإلكتروني الماسح البيئي (ESEM) في أواخر ثمانينيات القرن الماضي [ 36 ] [ 37 ] إمكانية فحص العينات في بيئات غازية منخفضة الضغط (مثل 1-50 تور أو 0.1-6.7 كيلو باسكال) ورطوبة  نسبية عالية (تصل إلى 100%). وقد تحقق ذلك بفضل تطوير كاشف للإلكترونات الثانوية [ 38 ] [ 39 ] قادر على العمل في وجود بخار الماء، وباستخدام فتحات تحد من الضغط مع ضخ تفاضلي في مسار حزمة الإلكترونات لفصل منطقة الفراغ (حول المدفع والعدسات) عن حجرة العينة. أنتجت شركة ElectroScan في الولايات المتحدة الأمريكية أول أجهزة ESEM تجارية عام 1988. واستحوذت شركة Philips على ElectroScan (التي باعت لاحقًا قسم البصريات الإلكترونية التابع لها إلى شركة FEI) عام 1996. [ 40 ]

يُعدّ المجهر الإلكتروني الماسح البيئي (ESEM) مفيدًا بشكل خاص للمواد غير المعدنية والبيولوجية، إذ يُغني عن الحاجة إلى طلاءها بالكربون أو الذهب. ويمكن فحص المواد البلاستيكية والمطاطية غير المطلية بشكل روتيني، وكذلك العينات البيولوجية غير المطلية. وهذا مفيد لأن إزالة الطلاء قد تكون صعبة، وقد تُخفي تفاصيل دقيقة على سطح العينة، وقد تُقلل من دقة النتائج. يصعب إجراء تحليل الأشعة السينية مع طلاء من معدن ثقيل، لذا تُستخدم طبقات الكربون بشكل روتيني في المجاهر الإلكترونية الماسحة التقليدية (SEM)، لكن المجهر الإلكتروني الماسح البيئي (ESEM) يُتيح إجراء التحليل المجهري بالأشعة السينية على العينات غير الموصلة غير المطلية؛ ومع ذلك، تظهر بعض التشوهات الخاصة بالمجهر الإلكتروني الماسح البيئي (ESEM) في تحليل الأشعة السينية. قد يكون المجهر الإلكتروني الماسح البيئي (ESEM) هو الخيار الأمثل لفحص العينات الفريدة من القضايا الجنائية أو المدنية، حيث قد يتطلب التحليل الجنائي تكراره من قِبل عدة خبراء. من الممكن دراسة العينات في السوائل باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح البيئي (ESEM) أو باستخدام طرق أخرى للمجهر الإلكتروني في الطور السائل . [ 41 ]

المجهر الإلكتروني الماسح النافذ ومطيافية فقدان الطاقة

يمكن استخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) في وضع النقل عن طريق دمج كاشف مناسب أسفل شريحة رقيقة من العينة. [ 42 ] تتوفر كواشف للحقل الساطع، والحقل المظلم، بالإضافة إلى كواشف مجزأة للحقل المظلم الحلقي ذي الزاوية المتوسطة إلى العالية . على الرغم من اختلاف الأجهزة، لا تزال هذه التقنية تُعرف باسم المجهر الإلكتروني الماسح النافذ (STEM) .

منذ عام 2016، ازداد الاهتمام باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح ذي نمط النقل في مطيافية فقدان طاقة الإلكترون (EELS) . وبفضل ريادة شركة هيتاشي ومجموعة غوفان في جامعة ماكجيل، [ 43 ] أصبح من الممكن الآن رسم خرائط العناصر باستخدام تقنية SEM-EELS للعينات الرقيقة، إلى جانب تقليل تلف شعاع الإلكترون في المواد الليثيومية نتيجةً لانخفاض طاقة الشعاع مما يقلل من التلف الناتج عن الارتداد. وفي عام 2025، أثبت علماء من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) إمكانية تحليل العينات الرقيقة باستخدام تقنية EELS في أي مجهر إلكتروني ماسح مُعدّل ضمن نطاق طاقة يتراوح بين 1 و20 كيلو إلكترون فولت. [ 44 ]

المجهر الإلكتروني الماسح في علم الطب الشرعي

يُستخدم المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) بكثرة في علم الأدلة الجنائية لتحليل المواد المجهرية، مثل الدياتومات وبقايا إطلاق النار ، بتكبير عالٍ. ولأن المجهر الإلكتروني الماسح لا يُتلف العينة، فإنه يُستخدم لتحليل الأدلة دون إتلافها. يُطلق المجهر الإلكتروني الماسح شعاعًا من الإلكترونات عالية الطاقة على العينة، فتنعكس هذه الإلكترونات عنها دون تغييرها أو تدميرها. وهذا مفيد جدًا في تحليل الدياتومات. فعندما يموت شخص غرقًا، يستنشق الماء، مما يؤدي إلى دخول الدياتومات الموجودة فيه إلى مجرى الدم والدماغ والكليتين، وغيرها من الأعضاء. ويمكن تكبير هذه الدياتومات في الجسم باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح لتحديد نوعها، مما يُساعد في فهم كيفية ومكان الوفاة. وباستخدام الصور التي يُنتجها المجهر الإلكتروني الماسح، يستطيع علماء الأدلة الجنائية مقارنة أنواع الدياتومات لتحديد المسطح المائي الذي توفي فيه الشخص. [ 45 ]

يمكن تحليل مخلفات إطلاق النار باستخدام العديد من الأجهزة التحليلية المختلفة، [ 46 ] إلا أن المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) يُعدّ من أكثر الطرق شيوعًا لتحليل المركبات غير العضوية، وذلك لقدرته على تحليل أنواع العناصر (وخاصة المعادن) بدقة عالية من خلال كواشفه الثلاثة: كاشف الإلكترونات المرتدة، وكاشف الإلكترونات الثانوية، وكاشف الأشعة السينية . ويمكن جمع مخلفات إطلاق النار من مسرح الجريمة أو الضحية أو مطلق النار، ثم تحليلها باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح. يساعد هذا التحليل العلماء على تحديد مدى قرب أو تلامس مخلفات إطلاق النار مع السلاح الناري المستخدم. [ 46 ]

اللون في المجهر الإلكتروني الماسح

لا تُنتج المجاهر الإلكترونية صورًا ملونة بشكل طبيعي. إذ يُنتج كاشف الإلكترونات الثانوية قيمة واحدة لكل بكسل ، تُقابل عدد الإلكترونات التي استقبلها الكاشف خلال الفترة الزمنية القصيرة التي يُوجّه فيها الشعاع إلى  موضع البكسل (س، ص). ولكل بكسل، تُمثَّل هذه القيمة بمستوى رمادي، مُشكِّلةً صورة أحادية اللون. [ 47 ] مع ذلك، يُمكن استخدام عدة طرق للحصول على صور ملونة باستخدام المجهر الإلكتروني. [ 48 ]

الألوان الزائفة باستخدام كاشف واحد

  • حول الصور التركيبية للأسطح المستوية (عادةً BSE):

أسهل طريقة للحصول على اللون هي استبدال كل مستوى رمادي بلون عشوائي، باستخدام جدول بحث الألوان . تُعرف هذه الطريقة باسم التصوير بالألوان الزائفة ، ويمكن أن تساعد في تمييز أطوار العينة ذات الخصائص أو التركيب المتشابه. [ 49 ]

  • على صور الأسطح المزخرفة:

كبديلٍ عن استبدال كل مستوى رمادي بلونٍ ما، تسمح العينة التي يتم رصدها بواسطة شعاع مائل للباحثين بإنشاء صورة طوبوغرافية تقريبية (انظر القسم التالي "التصوير ثلاثي الأبعاد الضوئي من صورة مجهر إلكتروني ماسح واحدة" ). ويمكن بعد ذلك معالجة هذه الطوبوغرافية بواسطة خوارزميات التصوير ثلاثي الأبعاد للحصول على عرضٍ أكثر طبيعية لنسيج السطح.

تلوين صور المجهر الإلكتروني الماسح

في كثير من الأحيان، تُلوَّن صور المجهر الإلكتروني الماسح المنشورة بشكل اصطناعي. [ 49 ] وقد يُجرى ذلك لأغراض جمالية، أو لتوضيح البنية، أو لإضفاء مظهر واقعي على العينة، ولا يُضيف ذلك عادةً أي معلومات جديدة عنها. [ 50 ]

يمكن إجراء التلوين يدويًا باستخدام برامج تحرير الصور، أو بشكل شبه تلقائي باستخدام برامج مخصصة تعتمد على اكتشاف الميزات أو تجزئة الصور الموجهة نحو الكائنات. [ 51 ]

بدلاً من ذلك، عندما تتوفر معلومات إضافية من أجهزة كشف أخرى مثل EDX أو EBSD أو ECCI أو التألق الكاثودي ، يمكن دمجها كقناة لونية أو أكثر لتوفير معلومات غنية عن المادة في صورة واحدة عالية الدقة. [ 52 ]

تم توليد اللون باستخدام كاشفات إلكترونية متعددة

في بعض التكوينات، يتم جمع المزيد من المعلومات لكل بكسل، وغالبًا ما يتم ذلك باستخدام كاشفات متعددة. [ 53 ]

كمثال شائع، يتم دمج صور كاشفات الإلكترونات الثانوية والإلكترونات المرتدة، ويُخصص لون لكل صورة ملتقطة بواسطة كل كاشف، [ 54 ] [ 55 ] لينتج عن ذلك صورة ملونة مركبة، حيث ترتبط الألوان بكثافة المكونات. تُعرف هذه الطريقة باسم المجهر الإلكتروني الماسح الملون المعتمد على الكثافة (DDC-SEM). تحتفظ الصور المجهرية الناتجة عن DDC-SEM بالمعلومات الطبوغرافية، التي يلتقطها كاشف الإلكترونات الثانوية بشكل أفضل، وتُدمج مع معلومات الكثافة التي يحصل عليها كاشف الإلكترونات المرتدة. [ 56 ] [ 57 ]

إشارات تحليلية تعتمد على الفوتونات المتولدة

يُعد قياس طاقة الفوتونات المنبعثة من العينة طريقة شائعة للحصول على إمكانيات تحليلية. ومن الأمثلة على ذلك كاشفات مطيافية الأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDS) المستخدمة في التحليل العنصري [ 19 ] : 355-381، وأنظمة مجهر التألق الكاثودي (CL) التي تحلل شدة وطيف التألق الناتج عن الإلكترونات في العينات الجيولوجية (على سبيل المثال). في أنظمة المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) التي تستخدم هذه الكاشفات، من الشائع ترميز هذه الإشارات الإضافية بالألوان ودمجها في صورة ملونة واحدة، بحيث يمكن رؤية الاختلافات في توزيع مكونات العينة المختلفة بوضوح ومقارنتها. ويمكن، اختيارياً، دمج صورة الإلكترونات الثانوية القياسية مع قناة أو أكثر من قنوات التركيب، بحيث يمكن مقارنة بنية العينة وتركيبها. ويمكن إنشاء هذه الصور مع الحفاظ على سلامة بيانات الإشارة الأصلية بالكامل، دون أي تعديل.

ثلاثي الأبعاد في المجهر الإلكتروني الماسح

على عكس مجاهر المسح النفقي ، لا تنتج مجاهر المسح الإلكتروني صورًا ثلاثية الأبعاد بشكل طبيعي. ومع ذلك، يمكن الحصول على بيانات ثلاثية الأبعاد باستخدام مجهر المسح الإلكتروني من خلال طرق مثل التصوير المجسم .

إعادة بناء ثلاثية الأبعاد باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح من زوج مجسم

  • تُعدّ تقنية التصوير المساحي الطريقة الأكثر دقةً من الناحية المترولوجية لإضافة البُعد الثالث إلى صور المجهر الإلكتروني الماسح. [ 49 ] على عكس الطرق الضوئية (الفقرة التالية)، تحسب تقنية التصوير المساحي الارتفاعات المطلقة باستخدام أساليب التثليث . من عيوبها أنها لا تعمل إلا في حال وجود حد أدنى من التباين، وتتطلب التقاط صورتين من زاويتين مختلفتين، مما يستلزم استخدام منصة إمالة. ( تقنية التصوير المساحي هي عملية برمجية تحسب الإزاحة (أو "التباين") لكل بكسل بين الصورة اليسرى والصورة اليمنى لنفس الزوج. ويعكس هذا التباين الارتفاع المحلي).

إعادة بناء ثلاثية الأبعاد باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح الضوئي من كاشف رباعي الأرباع عن طريق "استخلاص الشكل من التظليل"

تستخدم هذه الطريقة عادةً كاشفًا رباعي الأجزاء لذرات الإلكترونات المرتدة (أو كاشفًا ثلاثي الأجزاء لدى أحد المصنّعين). يُنتج المجهر أربع صور لنفس العينة في الوقت نفسه، لذا لا حاجة لإمالة العينة. تُعطي هذه الطريقة أبعادًا ثلاثية الأبعاد قياسية طالما بقي ميل العينة ضمن الحدود المقبولة. [ 49 ] تُقدّم معظم شركات تصنيع المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) حاليًا (2018) كاشفًا رباعي الأجزاء لذرات الإلكترونات المرتدة، إما مدمجًا أو اختياريًا، بالإضافة إلى برامج خاصة لحساب صورة ثلاثية الأبعاد في الوقت الفعلي. [ 59 ]

تستخدم الأساليب الأخرى طرقًا أكثر تطورًا (وأحيانًا تتطلب معالجة مكثفة لوحدة معالجة الرسومات) مثل خوارزمية التقدير الأمثل وتقدم نتائج أفضل بكثير [ 60 ] على حساب متطلبات عالية لقوة الحوسبة.

في جميع الحالات، تعتمد هذه الطريقة على تكامل الميل، لذا يتم تجاهل المنحدرات الرأسية والنتوءات؛ فعلى سبيل المثال، إذا كانت الكرة بأكملها موضوعة على سطح مستوٍ، فلن يظهر فوق السطح سوى الجزء العلوي منها، مما يؤدي إلى ارتفاع خاطئ لقمة الكرة. يعتمد وضوح هذا التأثير على زاوية كاشفات الإلكترونات المرتدة (BSE) بالنسبة للعينة، ولكن عادةً ما توضع هذه الكاشفات حول (وبالقرب من) حزمة الإلكترونات، لذا فإن هذا التأثير شائع جدًا.

عرض ثلاثي الأبعاد ضوئي من صورة مجهر إلكتروني ماسح واحدة

تتطلب هذه الطريقة صورة مجهرية إلكترونية ماسحة (SEM) مُلتقطة بإضاءة مائلة بزاوية منخفضة. يُفسَّر مستوى الرمادي على أنه ميل، ويُدمج الميل لاستعادة تضاريس العينة. تُعد هذه الطريقة مفيدة لتحسين الرؤية والكشف عن شكل وموقع الأجسام؛ إلا أنه لا يمكن عادةً معايرة الارتفاعات الرأسية، على عكس طرق أخرى مثل التصوير المساحي. [ 49 ]

أنواع أخرى من إعادة بناء الصور ثلاثية الأبعاد باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح

  • إعادة البناء العكسي باستخدام نماذج التفاعل بين الإلكترون والمادة [ 61 ] [ 62 ]
  • إعادة بناء متعددة الدقة باستخدام ملف ثنائي الأبعاد واحد: قد يكون التصوير ثلاثي الأبعاد عالي الجودة حلاً مثالياً للكشف عن تعقيدات أي وسط مسامي، إلا أن الحصول عليه مكلف ويستغرق وقتاً طويلاً. في المقابل، تتوفر صور المجهر الإلكتروني الماسح ثنائية الأبعاد عالية الجودة على نطاق واسع. مؤخراً ، طُرحت طريقة جديدة لإعادة البناء متعددة المقاييس والدقة، تتكون من ثلاث خطوات، وتستخدم الصور ثنائية الأبعاد مباشرةً لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد. تعتمد هذه الطريقة على إنتروبيا شانون والمحاكاة الشرطية، ويمكن استخدامها مع معظم المواد الثابتة المتاحة، كما يمكنها بناء نماذج ثلاثية الأبعاد عشوائية متنوعة باستخدام عدد قليل من المقاطع الرقيقة. [ 63 ] [ 64 ] [ 65 ]
  • المجهر الإلكتروني الماسح بالتآكل الأيوني (IA-SEM) هو أسلوب تصوير ثلاثي الأبعاد على المستوى النانوي، يستخدم شعاعًا مركزًا من الغاليوم لتآكل سطح العينة بشكل متكرر بمقدار 20 نانومترًا في كل مرة. ثم يتم مسح كل سطح مكشوف لتكوين صورة ثلاثية الأبعاد. [ 66 ] [ 67 ]

تطبيقات المجهر الإلكتروني الماسح ثلاثي الأبعاد

أحد التطبيقات المحتملة هو قياس خشونة بلورات الجليد. تجمع هذه الطريقة بين المجهر الإلكتروني الماسح البيئي ذي الضغط المتغير وقدرات المجهر الإلكتروني الماسح ثلاثية الأبعاد لقياس خشونة أسطح بلورات الجليد الفردية، وتحويلها إلى نموذج حاسوبي، وإجراء تحليل إحصائي إضافي على النموذج. [ 68 ] تشمل القياسات الأخرى البُعد الفركتلي، وفحص سطح كسر المعادن، وتوصيف المواد، وقياس التآكل، والقياسات البُعدية على المستوى النانوي (ارتفاع الخطوة، والحجم، والزاوية، والتسطيح، ونسبة التحميل، والتوازي، وما إلى ذلك).

يستخدم خبراء ترميم الأعمال الفنية المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) أيضًا للكشف عن التهديدات التي تُلحق بثبات سطح اللوحات نتيجة للتقادم، مثل تكوّن مركبات أيونات الزنك مع الأحماض الدهنية . [ 69 ] كما يستخدم علماء الطب الشرعي المجهر الإلكتروني الماسح للكشف عن تزوير الأعمال الفنية .

فيما يلي أمثلة على الصور الملتقطة باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ ستوكس، ديبي جيه. (2008). مبادئ وممارسة المجهر الإلكتروني الماسح البيئي ذي الضغط المتغير (VP-ESEM) . تشيتشستر: جون وايلي وأولاده. ISBN 978-0-470-75874-8.
  2. ↑ ماكمولان، د. (2006). "المجهر الإلكتروني الماسح 1928-1965" . المسح الضوئي . 17 (3): 175-185 . doi : 10.1002/sca.4950170309 . PMC 2496789 . 
  3. ↑ ماكمولان، د. (1988). "فون أردين والمجهر الإلكتروني الماسح". وقائع الجمعية الملكية للمجهر . 23 : 283-288 .
  4. ^ الربوة ، ماكس (1935). "Aufladepotentiel und Sekundäremission electronenbestrahlter Körper". Zeitschrift für Technische Physik . 16 : 467 - 475.
  5. ↑ GB 511204 ، فون أردين، مانفريد، "تحسينات في المجاهر الإلكترونية"، نُشر في 15 أغسطس 1939 
  6. ↑ روبرت م. فيشر. "تاريخ المجهر الإلكتروني في أمريكا الشمالية" (ملف PDF) . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 15 نوفمبر 2023.
  7. ^ فون أردين ، مانفريد (1938). "Das Elektronen-Rastermikroskop. Theoretische Grundlagen". Zeitschrift für Physik (باللغة الألمانية). 109 ( 9– 10): 553– 572. بيب كود : 1938ZPhy..109..553V . دوى : 10.1007/BF01341584 . S2CID 117900835 . 
  8. ^ فون أردين ، مانفريد (1938). "Das Elektronen-Rastermikroskop. Praktische Ausführung". Zeitschrift für Technische Physik (باللغة الألمانية). 19 : 407- 416.
  9. ↑ زوريكين في إيه، هيلير جيه، سنايدر آر إل (1942) مجهر إلكتروني ماسح. نشرة الجمعية الأمريكية لاختبار المواد 117، 15-23.
  10. ↑ ماكمولان، د. (1953). "مجهر إلكتروني ماسح مُحسَّن للعينات المعتمة". وقائع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات - الجزء الثاني: هندسة الطاقة . 100 (75): 245-256 . doi : 10.1049/pi-2.1953.0095 .
  11. ↑ أوتلي سي دبليو، نيكسون دبليو سي، بيس آر إف دبليو (1965) المجهر الإلكتروني الماسح. التقدم في الإلكترونيات والفيزياء الإلكترونية 21، 181-247.
  12. ↑ سميث، ك.ك.أ.؛ أوتلي، س.و. (1955). "المجهر الإلكتروني الماسح ومجالات تطبيقه". المجلة البريطانية للفيزياء التطبيقية . 6 (11): 391-399 . Bibcode : 1955BJAP....6..391S . doi : 10.1088/0508-3443/6/11/304 .
  13. ↑ ويلز أو سي (1957) بناء مجهر إلكتروني ماسح وتطبيقه على دراسة الألياف. أطروحة دكتوراه، جامعة كامبريدج.
  14. ↑ "المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) - التصوير" . مجلة المجهر الأسترالية . 30 نوفمبر 2025.
  15. ↑ "أساسيات المجهر الإلكتروني الماسح" . تدريب MyScope، ميكروسكوبي أستراليا . 1 ديسمبر 2025. تم الاطلاع عليه في 1 ديسمبر 2025 .
  16. ↑ "المجهر الإلكتروني الماسح، حجرة العينة" . تدريب MyScope، ميكروسكوبي أستراليا . 1 ديسمبر 2025. تم الاطلاع عليه في 1 ديسمبر 2025 .
  17. 1 2 سوزوكي، إي. (2002). "المجهر الإلكتروني الماسح عالي الدقة للخلايا الموسومة بالذهب المناعي باستخدام طبقة رقيقة من بلازما الأوزميوم". مجلة المجهر . 208 (3): 153-157 . Bibcode : 2002JMic..208..153S . doi : 10.1046/j.1365-2818.2002.01082.x . PMID 12460446. S2CID 42452027 .  
  18. 1 2 3 غولدشتاين، جي آي؛ نيوبري، دي إي؛ إكلين، بي؛ جوي، دي سي؛ فيوري، سي؛ ليفشين، إي. (1981). المجهر الإلكتروني الماسح والتحليل المجهري بالأشعة السينية . نيويورك: مطبعة بلينوم. ISBN 978-0-306-40768-0.
  19. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 غولدشتاين، جوزيف؛ نيوبري، ديل؛ إكلين، باتريك؛ جوي، ديفيد؛ ليمان، تشارلز؛ ليفشين، إريك؛ سوير، ليندا؛ مايكل، جوزيف (2003). المجهر الإلكتروني الماسح والتحليل المجهري بالأشعة السينية . نيويورك: كلوير أكاديميك/بلينوم للنشر. الصفحات 119-120 ، 220-222 ، 537-545 ، 661-662 . ISBN  0306472929.
  20. ↑ سيليغمان، أرنولد م.؛ فاسركروغ، هانا ل.؛ هانكر، جاكوب س. (1966). "طريقة تلوين جديدة لتحسين تباين الأغشية والقطرات المحتوية على الدهون في الأنسجة المثبتة برباعي أكسيد الأوزميوم باستخدام ثيوكاربوهيدرازيد محب للأوزميوم (TCH)" . مجلة بيولوجيا الخلية . 30 (2): 424-432 . doi : 10.1083/jcb.30.2.424 . PMC 2106998. PMID 4165523 .  
  21. ↑ ماليك، ليندا إي؛ ويلسون، ريتشارد ب؛ ستيتسون، ديفيد (1975). "إجراء ثيوكاربوهيدرازيد المُعدَّل للمجهر الإلكتروني الماسح: الاستخدام الروتيني للأنسجة الطبيعية أو المرضية أو التجريبية". علم الأحياء والكيمياء النسيجية . 50 (4): 265-269 . doi : 10.3109/10520297509117069 . PMID 1103373 . 
  22. 1 2 3 4 جيفري، سي إي؛ ريد، إن دي (1991). "المجهر الإلكتروني الماسح في درجات الحرارة المحيطة والمنخفضة". في هول، جيه إل؛ هاوز، سي آر (محرران). المجهر الإلكتروني للخلايا النباتية . لندن: أكاديميك برس. ص 313-413 . ISBN  978-0-12-318880-9.
  23. ↑ كونراد، سايلر؛ جونز، إميلي لينا؛ نيوسوم، سيث د.؛ شوارتز، دوغلاس و. (2016). "نظائر العظام، وقشور البيض، وتربية الديك الرومي في قرية أرويو هوندو بويبلو". مجلة العلوم الأثرية: التقارير . 10 : 566-574 . Bibcode : 2016JArSR..10..566C . doi : 10.1016/j.jasrep.2016.06.016 .
  24. ↑ كارنوفسكي، إم جيه (1965). "مثبت فورمالدهيد-غلوتارالدهيد ذو أسمولية عالية للاستخدام في المجهر الإلكتروني" (ملف PDF) . مجلة بيولوجيا الخلية . 27 (2): 1A– 149A. JSTOR 1604673 . 
  25. ↑ كيرنان، جيه إيه (2000). "الفورمالديهايد، والفورمالين، والبارافورمالديهايد، والجلوتارالديهايد: ماهيتها ووظائفها" . مجلة المجهر اليوم . 2000 (1): 8-12 . doi : 10.1017/S1551929500057060 . S2CID 100881495 . 
  26. ↑ راسل، إس دي؛ داغليان، سي بي (1985). "ملاحظات المجهر الإلكتروني الماسح على مقاطع الأنسجة البيولوجية غير المضمنة: مقارنة بين مواد التثبيت ومواد التضمين المختلفة". مجلة تقنيات المجهر الإلكتروني . 2 (5): 489-495 . doi : 10.1002/jemt.1060020511 .
  27. ↑ تشاندلر، دوغلاس إي.؛ روبرسون، روبرت دبليو. (2009). التصوير الحيوي: المفاهيم الحالية في المجهر الضوئي والإلكتروني . سودبري، ماساتشوستس: جونز وبارتليت للنشر. ISBN 978-0-7637-3874-7.
  28. ↑ فولكنر، كريستين؛ وآخرون (2008). "نظرة خاطفة على حقول النوى: نموذج التوأمة المتعددة لتكوين البلازموديزما الثانوية في التبغ" . خلية النبات . 20 (6): 1504-1518 . Bibcode : 2008PlanC..20.1504F . doi : 10.1105/tpc.107.056903 . PMC 2483367. PMID 18667640 .   
  29. ↑ ويرجين، دبليو بي؛ إيربي، إي إف (1994). "بلورات الثلج: التقاط رقائق الثلج للملاحظة باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح ذي درجة الحرارة المنخفضة" . المسح الضوئي . 16 (ملحق 4): IV88. مؤرشف من الأصل في 17 فبراير 2013. تم الاسترجاع في 15 ديسمبر 2012 .
  30. ↑ بارنز، بي آر إف؛ مولفاني، آر؛ وولف، إي دبليو؛ روبنسون، كيه إيه (2002). " تقنية لفحص الجليد القطبي باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح". مجلة المجهر . 205 (2): 118-124 . Bibcode : 2002JMic..205..118B . doi : 10.1046/j.0022-2720.2001.00981.x . PMID 11879426. S2CID 35513404 .  
  31. ↑ هندمارش، جيه بي؛ راسل، إيه بي؛ تشين، إكس دي (2007). "أساسيات تجميد الأغذية بالرش - البنية المجهرية للقطرات المجمدة". مجلة هندسة الأغذية . 78 (1): 136-150 . doi : 10.1016/j.jfoodeng.2005.09.011 .
  32. ↑ "مجهر إلكتروني ماسح فائق الدقة SU9000" .
  33. ↑ إيفرهارت، تي إي؛ ثورنلي، آر إف إم (1960). "كاشف واسع النطاق لتيارات الإلكترون منخفضة الطاقة ذات التيارات الميكروية" (ملف PDF) . مجلة الأدوات العلمية . 37 (7): 246-248 . Bibcode : 1960JScI...37..246E . doi : 10.1088/0950-7671/37/7/307 .
  34. ↑ هيتاشي تطلق أعلى مجهر إلكتروني ماسح عالي الدقة في العالم . نانوتك ناو . 31 مايو 2011.
  35. ↑ تاكاكو، ياسوهارو؛ سوزوكي، هيروشي؛ أوتا، إيساو؛ تسوتسوي، تاكامي؛ ماتسوموتو، هاروكو؛ شيمومورا، ماساتسوجو؛ هارياما، تاكاهيكو (7 مارس 2015). "درع سطحي من نوع 'NanoSuit' يحمي الكائنات الحية بنجاح في فراغ عالٍ: ملاحظات على الكائنات الحية في مجهر المسح الإلكتروني ذي الانبعاث الميداني (FE-SEM)" . وقائع الجمعية الملكية في لندن، السلسلة ب: العلوم البيولوجية . 282 (1802) 20142857. doi : 10.1098/rspb.2014.2857 . ISSN 0962-8452 . PMC 4344158. PMID 25631998 .   
  36. ↑ دانيلاتوس، جي دي (1988). "أسس المجهر الإلكتروني الماسح البيئي". التقدم في الإلكترونيات وفيزياء الإلكترون ، المجلد 71. المجلد 71. الصفحات 109-250 . doi : 10.1016/S0065-2539(08)60902-6 . ISBN   978-0-12-014671-0.
  37. ↑ براءة الاختراع الأمريكية رقم 4823006 ، دانيلاتوس، جيراسيموس د. ولويس، جورج سي.، "نظام متكامل للكشف عن إشارات التصوير/الضخ التفاضلي/التصوير البصري الإلكتروني لمجهر المسح الإلكتروني البيئي"، صدرت في 18 أبريل 1989 
  38. ↑ دانيلاتوس، جي دي (1990). نظرية جهاز الكشف الغازي في المجهر الإلكتروني الماسح البيئي . التقدم في الإلكترونيات وفيزياء الإلكترون. المجلد 78. الصفحات 1-102 . doi : 10.1016/S0065-2539(08)60388-1 . ISBN   978-0-12-014678-9.
  39. ↑ براءة اختراع أمريكية رقم 4785182 ، مانكوسو، جيمس ف.؛ ماكسويل، ويليام ب. ودانيلاتوس، جيراسيموس د.، "كاشف الإلكترونات الثانوية للاستخدام في الغلاف الجوي الغازي"، صدرت في 15 نوفمبر 1988 
  40. ↑ تاريخ المجهر الإلكتروني في التسعينيات ( رابط قديم مؤرشف بتاريخ 4 مارس 2007 على archive.today.sfc.fr )
  41. ↑ دي يونغ، ن.؛ روس، ف.م. (2011). "المجهر الإلكتروني للعينات في السوائل". مجلة نيتشر لتقنية النانو . 6 (8): 695-704 . رمز Bibcode : 2003NatMa...2..532W . doi : 10.1038/nmat944 . PMID 12872162. S2CID 21379512 .  
  42. ↑ كلاين، توبياس؛ بوهر، إيغبرت؛ فرايز، كارل ج. (2012). المجهر الإلكتروني الماسح في وضع النقل: مراجعة للمجهر الإلكتروني الماسح في وضع النقل وتطبيقاته . التقدم في التصوير وفيزياء الإلكترون. المجلد 171. الصفحات 297-356 . doi : 10.1016/B978-0-12-394297-5.00006-4 . ISBN   978-0-12-394297-5.
  43. ↑ دوماريسك، نيكولاس؛ برودوش، نيكولاس؛ بيسيت، ستيفاني؛ غوفان، رينالد (2024). "التحليل الكمي للعناصر باستخدام مطيافية فقدان طاقة الإلكترون مع مجهر إلكتروني ماسح نافذ منخفض الجهد (STEM-EELS)" . المجهرية الفائقة . 262 113977. doi : 10.1016/j.ultramic.2024.113977 . ISSN 0304-3991 . 
  44. ↑ سيمونايتيس، جون دبليو؛ ألونغي، جوزيف أ؛ سلايتون، بنجامين؛ بوتنام، ويليام ب؛ بيرغرين، كارل ك؛ كيثلي، فيليب د. (ديسمبر 2025). "مطيافية فقدان طاقة الإلكترون للمواد ثنائية الأبعاد في مجهر إلكتروني ماسح" . مجلة Physical Review B. 112 ( 23). الجمعية الفيزيائية الأمريكية: 235421. doi : 10.1103/tdfh-1ppp .
  45. ↑ "التطبيقات الجنائية لمجهر المسح الإلكتروني المكتبي من نوع فينوم" . AZoNano.com . 21 فبراير 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 مايو 2023 .
  46. شريفاستافا ، بريا ؛ جاين، في كي؛ ناجبال، سومان (1 يونيو 2021). "تقنيات الكشف عن مخلفات إطلاق النار - مراجعة" . المجلة المصرية للعلوم الجنائية . 11 (1): 11. doi : 10.1186/s41935-021-00223-9 . ISSN 2090-5939 . 
  47. ↑ بورغيس، جيريمي (1987). تحت المجهر: عالم خفيّ يُكشف . أرشيف مطبعة جامعة كامبريدج. ص 11. ISBN  978-0-521-39940-1.
  48. ↑ " إظهار ألوانك الحقيقية ، الأبعاد الثلاثية والألوان في المجهر الإلكتروني في مجلة أخبار المختبر " .
  49. 1 2 3 4 5 مينيو، كريستوف (2018). "اللون (والثلاثي الأبعاد) للمجهر الإلكتروني الماسح" . مجلة المجهر اليوم . 26 (3): 12-17 . doi : 10.1017/S1551929518000482 .
  50. ↑ "مقدمة في المجهر الإلكتروني" (ملف PDF) . شركة FEI. صفحة 15. تم الاطلاع عليه بتاريخ 12 ديسمبر 2012 . 
  51. ↑ "يوم الاثنين المقبل، ستطلق شركة ديجيتال سيرف تقنية ثورية لتلوين صور المجهر الإلكتروني الماسح" . مواد AZO. 22 يناير 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 يناير 2016 .
  52. ↑ "معالجة صور المجهر الإلكتروني الماسح" . جيت هاب . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 نوفمبر 2025 .
  53. ↑ أنتونوفسكي، أ. (1984). "تطبيق الألوان على التصوير المجهري الإلكتروني الماسح لزيادة الدقة". مجلة ميكرون وميكروسكوبيكا أكتا . 15 (2): 77-84 . doi : 10.1016/0739-6260(84)90005-4 .
  54. ↑ دانيلاتوس، جي دي (1986). "صور مجهرية ملونة لإشارات الإلكترونات المتناثرة في المجهر الإلكتروني الماسح". المسح الضوئي . 9 (3): 8-18 . doi : 10.1111/j.1365-2818.1986.tb04287.x . S2CID 96315383 . 
  55. ↑ دانيلاتوس، جي دي (1986). "المجهر الإلكتروني الماسح البيئي بالألوان" . مجلة المجهر . 142 : 317-325 . doi : 10.1002/sca.4950080104 .
  56. ↑ بيرتازّو، س.؛ جنتلمان، إ.؛ كلود، ك. ل.؛ تشيستر، أ. هـ.؛ يعقوب، م. هـ.؛ ستيفنز، م. م. (2013). " المجهر الإلكتروني النانوي التحليلي يكشف عن رؤى أساسية حول تكلس أنسجة القلب والأوعية الدموية البشرية" . مجلة نيتشر ماتيريالز . 12 (6): 576-583 . Bibcode : 2013NatMa..12..576B . doi : 10.1038/nmat3627 . hdl : 10044/1/21901 . PMC 5833942. PMID 23603848 .  
  57. ↑ بيرتازّو، سيرجيو؛ ميدمنت، سوزانا سي آر؛ كاليبيتيس، شارالامبوس؛ فيرن، سارة؛ ستيفنز، مولي إم؛ شي، هاي نان (9 يونيو 2015). "الألياف والبنى الخلوية المحفوظة في عينات ديناصورات عمرها 75 مليون سنة" . نيتشر كوميونيكيشنز . 6 7352. Bibcode : 2015NatCo...6.7352B . doi : 10.1038/ncomms8352 . PMC 4468865. PMID 26056764 .  
  58. ↑ إعادة بناء صورة مجهرية إلكترونية ماسحة مجسمة باستخدام برنامج MountainsMap SEM الإصدار 7.4 على معالج i7 2600 بسرعة 3.4 جيجاهرتز
  59. ↑ باترفيلد، نيكولاس؛ رو، بيني م.؛ ستيوارت، إميلي؛ روزيل، ديفيد؛ نيشيبا، ستيفن (16 مارس 2017). "القياس الكمي ثلاثي الأبعاد لخشونة الجليد باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح" . مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الغلاف الجوي . 122 (5): 3023-3025 . Bibcode : 2017JGRD..122.3023B . doi : 10.1002/2016JD026094 .
  60. ↑ باترفيلد، نيكولاس؛ رو، بيني م.؛ ستيوارت، إميلي؛ روزيل، ديفيد؛ نيشيبا، ستيفن (16 مارس 2017). "القياس الكمي ثلاثي الأبعاد لخشونة الجليد باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح" . مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الغلاف الجوي . 122 (5): 3025-3041 . Bibcode : 2017JGRD..122.3023B . doi : 10.1002/2016JD026094 .
  61. ↑ باغائي راد، ليلي (2007). المجهر الإلكتروني الماسح الحاسوبي . المؤتمر الدولي حول آفاق التوصيف والقياس. المجلد 931. ص 512. Bibcode : 2007AIPC..931..512R . doi : 10.1063/1.2799427 .  
  62. ↑ باجاي راد، ليلي؛ داونز، إيان؛ يي، جون؛ أدلر، ديفيد؛ بيس، ر. فابيان و. (2007). "نماذج اقتصادية تقريبية للإلكترونات المتناثرة عكسيًا". مجلة علوم وتكنولوجيا الفراغ . 25 (6): 2425. Bibcode : 2007JVSTB..25.2425B . doi : 10.1116/1.2794068 .
  63. ↑ طهماسبى، بيجمان؛ جوادبور، فرزام؛ ساهيمي، محمد (2015). "نمذجة متعددة المقاييس ومتعددة الدقة للصخور الطينية وخصائص تدفقها وشكلها" . التقارير العلمية . 5 16373. Bibcode : 2015NatSR...516373T . doi : 10.1038/srep16373 . PMC 4642334. PMID 26560178 .  
  64. ↑ طهماسبى، بيجمان؛ جوادبور، فرزام؛ ساهيمي، محمد (2015). "التحليل العشوائي ثلاثي الأبعاد لصور المجهر الإلكتروني الماسح للصخر الزيتي". النقل في الأوساط المسامية . 110 (3): 521-531 . Bibcode : 2015TPMed.110..521T . doi : 10.1007/s11242-015-0570-1 . S2CID 20274015 . 
  65. ↑ طهماسبى، بيجمان؛ ساهيمي، محمد (2012). "إعادة بناء الوسائط المسامية ثلاثية الأبعاد باستخدام مقطع رقيق واحد". مجلة Physical Review E. 85 ( 6) 066709. Bibcode : 2012PhRvE..85f6709T . doi : 10.1103/PhysRevE.85.066709 . PMID 23005245. S2CID 24307267 .  
  66. ↑ مورفي، جي إي؛ لويكامب، بي سي؛ زيرفاس، بي إم (أغسطس 2010). "يكشف الفحص المجهري الإلكتروني الماسح بتقنية التآكل الأيوني عن تشوه في مورفولوجيا الميتوكوندريا الكبدية في داء حمض الميثيل مالونيك لدى الفئران" . مجلة البيولوجيا التركيبية . 171 (2): 125-132 . doi : 10.1016/j.jsb.2010.04.005 . PMC 2885563. PMID 20399866 .  
  67. ↑ "معرض الوسائط المتعددة - التصوير ثلاثي الأبعاد للخلايا الثديية باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح بتقنية التآكل الأيوني | مؤسسة العلوم الوطنية (NSF)" . www.nsf.gov . 26 سبتمبر 2025.
  68. ↑ باترفيلد، نيكولاس؛ رو، بيني م.؛ ستيوارت، إميلي؛ روزيل، ديفيد؛ نيشيبا، ستيفن (16 مارس 2017). "القياس الكمي ثلاثي الأبعاد لخشونة الجليد باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح" . مجلة البحوث الجيوفيزيائية: الغلاف الجوي . 122 (5): 3023-3041 . Bibcode : 2017JGRD..122.3023B . doi : 10.1002/2016JD026094 .
  69. ↑ هيرمانز، جوين؛ أوزموند، جيليان؛ لون، أنيليس فان؛ إيديما، بيت؛ تشابمان، روبين؛ درينان، جون؛ جاك، كيفن؛ راش، رونالد؛ مورغان، غاري؛ تشانغ، تشي؛ مونتيرو، مايكل (يونيو 2018). "التصوير المجهري الإلكتروني لنوى صابون الزنك في الطلاء الزيتي" . المجهر والتحليل المجهري . 24 (3): 318-322 . Bibcode : 2018MiMic..24..318H . doi : 10.1017/S1431927618000387 . hdl : 11245.1/32519681-bfea-475d-bab7-3740a9f4f9b9 . ISSN 1431-9276 . PMID 29860951 . S2CID 44166918 .   
عام
تاريخ
صور