محدودیت چشم انسان :
چشم انسان به صورت غیرمسلح توانایی تشخیص [۱] فاصله‌ی ۰.۲ میلی متری بین دو شی را دارد. در صورتی که برای دید بهتر از لنز یا گروهی از لنزها استفاده نماید توانایی تشخیص دو نقطه با فواصل بین ۰.۱ تا ۰.۲ میلی متر را نیز خواهد داشت و برای تشخیص فواصل کمتر، نیاز به وسیله‌ای برای تشخیص و تفکیک این فواصل را دارد. در این گونه موارد چشم مسلح اطلاق می‌شود. شکل زیر نشان دهنده‌ی تصویری شماتیک از مقایسه‌ی محدوده‌ی دید انسان با انواع میکروسکوپ‌ها می‌باشد.
چشم مسلح و میکروسکوپ‌ها:
میکروسکوپ‌ها تجهیزاتی هستند که قابلیت کمک به چشم انسان برای تشخیص بزرگنمایی‌های بیشتر را دارند. میکروسکوپ‌ها انواع مختلفی دارند که علاوه بر تعداد لنز و کیفیت لنز، عوامل مهم‌تری نیز بر قدرت بزرگنمایی آنها موثر است. یکی از مهم‌ترین عوامل که میکروسکوپ‌ها را به دو گروه اصلی تقسیم بندی می‌کند، منبعی است که از آن برای دیدن یک شی استفاده می‌شود. برای فهم بهتر این قسمت با یک مثال ساده شروع می‌کنیم.
فرآیند دیدن:
عمل دیدن، یک فرآیند پیش پا افتاده و معمولی برای موجودات زنده می‌باشد که دارای جزئیات مهمی است که در واقع مقدمه‌ای برای اختراع میکروسکوپ‌ها با بزرگنمایی‌های قابل توجه می‌باشد. فرآیند دیدن یک شی نیازمند یک منبع نور می‌باشد. این منبع می‌تواند خورشید و یا یک لامپ تنگستنی معمولی باشد. با تابش و یا ساطع کردن امواج الکترومغناطیسی بر روی سطح شی که در محدوده‌ی مرئی می‌باشند و در ادامه بازتابش و یا جذب این امواج توسط جسم و رسیدن امواج بازتاب شده به چشم انسان که به عنوان یک آشکارساز امواج الکترومغناطیس در محدوده‌ی مرئی عمل می‌کند، و رساندن سیگنال‌های دریافت شده به مغز و در نهایت تشکیل یک تصویر یک پارچه توسط مغز انسان، عمل دیدن اتفاق می‌افتد.
نمونه‌ای از یک فرآیند پیش پا افتاده که اکثریت جامعه آن را تجربه نموده‌اند به دانشمندان کمک شایانی در اختراع میکروسکوپ‌ها نمود. حال با وجود یک منبع نور مرئی و چند لنز متمرکز کننده به چشم انسان کمک می‌شود تا بزرگنمایی‌های بیشتری را ببیند. اما اگر منبعی که باعث دیده شدن یک جسم می‌شود از نور و یا بهتر از بگوییم فوتون‌ها به الکترون‌ها تغییر یابد، آیا هنوز هم چشم انسان قادر به دیدن با بزرگنمایی‌های بالا می‌باشد؟
پاسخ بله می‌باشد؛ اما فرآیند دیدن تصویری که منبع آن الکترون‌های پرانرژی می‌باشند کمی پیچیده‌تر از دیدن جسمی است که منبع آشکار کننده‌ی آن فوتون‌ها می‌باشند. لذا میکروسکوپ‌های موجود بر اساس منبعی که در آنها به کار رفته به دو نوع میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی تقسیم بندی می‌شوند.
مشاهده و انجام آزمایش در سایت آزتو
میکروسکوپ الکترونی:
در میکروسکوپ‌های نوری منبع یک لامپ معمولی می‌باشد که امواج مرئی و بخشی از امواج ماورابنفش را شامل می‌شود اما در میکروسکوپ‌های الکترونی، منبع، پرتویی متمرکزشده و شتاب داده شده از الکترون‌های پر انرژی می‌باشد. حال بهتر است قبل از توضیح بیشتر در مورد میکروسکوپ الکترونی به این سوال پاسخ بدهیم که چرا الکترون‌ها؟
الکترون‌های ساطع شده از اتم نیز، بخشی از امواج الکترومغناطیس می‌باشند که شامل هر دو بعد الکتریکی و مغناطیسی هستند. امواج الکترومغناطیس دو مولفه‌ی مهم را دارا می‌باشند:
۱- طول موج
۲- انرژی
طول موج الکترون‌های ساطع شده از اتم، بسیار کوتاه بوده و هر چه طول موج کوتاه‌تر باشد، موج پر انرژی‌تر می‌باشد. لذا در میکروسکوپ‌های الکترونی، منبع امواج الکترومغناطیسی با طول موج کوتاه و انرژی بالا به صورت متمرکز شده می‌باشد. این دو مولفه به عمق نفوذ و پراش یا انکسار بهتر امواج کمک کرده و قابلیت مشاهده‌ی سطوح با ابعاد فیزیکی کوچکتر را فراهم می‌آورد، پدیده‌ای که توسط امواج مرئی اتفاق نمی‌افتد و عدم پراش امواج بلند مرئی در این مقیاس‌های کوچک به چشم ما اجازه‌ی دیدن سطوح در مقیاس میکرومتری و نانومتری را نمی‌دهد. حال سوال دیگری مطرح می‌شود که با وجود اینکه این امواج در محدوده‌ی مرئی نمی‌باشند و چشم ما به عنوان یک آشکارساز توانایی دیدن آنها را ندارد پس چگونه در تشخیص سطح یک جسم به ما کمک می‌کنند؟
برای پاسخ به این سوال به مثالی که پیشتر ذکر شد رجوع می‌کنیم؛ همانطور که چشم ما به عنوان یک آشکار ساز سیگنال‌های دریافتی از فوتون‌های تابیده شده به خود را به مغز فرستاده و مغز از این سیگنال‌های دریافت شده یک تصویر منسجم و معنادار می‌سازد در اینجا نیز الکترون‌های دریافت شده توسط آشکارساز در قالب سیگنال‌های الکتریکی به رایانه‌ی متصل به میکروسکوپ منتقل می‌شوند و پردازنده‌ی رایانه با تبدیل این سیگنال‌ها به نقاط مشکی، سفید و خاکستری، تصویری منسجم و معنادار از زبری سطح و کریستال‌های ماده در بزرگنمایی‌های بالا میدهد.
عملکرد میکروسکوپ الکترونی بسیار مشابه عمل دیدن در موجودات زنده می‌باشد، با این تفاوت که منبع، به جای امواج مرئی ساطع شده از خورشید یا یک لامپ معمولی، الکترون‌های متمرکز شده‌ی تابیده شده توسط یک تفنگ الکترونی می‌باشد و با بازتابش انواع الکترون‌های منتشر شده از سطح پس از برخورد امواج منبع به سطح جسم و دریافت آن توسط آشکارساز که مشابه آن، چشم انسان می‌باشد، سیگنال‌های الکتریکی دریافت شده توسط یک پردازنده به تصویری سیاه سفید منجر می‌شود که قابلیت دیدن سطوح را تا مقیاس میکرومتری و حتی نانومتری را به انسان میدهد.
تاریخچه میکروسکوپ الکترونی:
برای اولین بار در سال ۱۹۳۱ میکروسکوپ‌های الکترونی توسط فرد آلمانی به نام نول معرفی شدند. در سال ۱۹۳۸ فردی به نام ون آردن، میکروسکوپ الکترونی روبشی را معرفی نمود و از سال ۱۹۶۵ به صورت تجاری وارد بازار جهانی شدند. میکروسکوپ‌های الکترونی نیز خود به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند، میکروسکوپ الکترونی عبوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی، که در اینجا تمرکز ما بر روی میکروسکوپ الکترونی روبشی می‌باشد.
اساس عملکرد و کاربردهای میکروسکوپ الکترونی روبشی:
میکروسکوپ الکترونی روبشی دارای یک تفنگ الکترونی برای تاباندن الکترون‌های پرانرژی به سمت سطح نمونه می‌باشد. اساس کلی عملکرد میکروسکوپ الکترونی روبشی بر پایه تابش الکترون‌های پر انرژی و آنالیز الکترون‌های خروجی و اشعه ایکس تابیده شده از سطح نمونه می‌باشد. الکترون‌های تابیده شده از سطح نمونه حاوی اطلاعاتی از جمله، نقشه‌ی سطح نمونه، شکل کلی سطح نمونه، ترکیبات نمونه، جهت گیری ذرات ریز روی سطح نمونه و شکل کریستالی نمونه می‌باشد. این دستگاه قابلیت زوم بسیار بالایی را فراهم می‌کند به طوری که هدف فضایی با مقیاس یک نانومتر را نیز در برخی از این دستگاه‌ها میتوان مشاهده نمود؛ هر چند این دستگاه آنالیز اطلاعاتی از داخل نمونه‌ها به ما نداده و فقط از سطح نمونه اطلاعات میدهد. همچنین بزرگنمایی برای تصاویر خروجی نیز تا ۲۰۰۰۰۰ برابر نیز گزارش شده اند. شکل زیر نشان دهنده‌ی تصویری از میکروسکوپ الکترونی روبشی در محیط آزمایشگاه می‌باشد.
کاربرد اصلی این دستگاه در نانوتکنولوژی می‌باشد که برای دستیابی به اطلاعاتی به شرح زیر مورد استفاده قرار می‌گیرد :
۱- شکل ظاهری سطح ماده
۲- مشاهده ضخامت فیلم نازک یا پوشش‌های نازک روی سطح
۳- اندازه ذرات و نحوه توزیع آنها
۴- ارتفاع و بعد کناری یک نانو ماده
۵- اندازه حفرات و توزیع آن در انواع فوم
۶- شکل و پراکندگی ذرات، فیبرها، نانو مواد یا هر ماده‌ی افزودنی به یک مخلوط یا کامپوزیت
۷- آنالیز شکست یا ساختار تخریب شده یک ماده
۸- آنالیز ترکیبات شیمیایی و عنصری نانو یا میکرو موادعملکرد کلی میکروسکوپ و اجزای سازنده‌ی آن :
عملکرد کلی میکروسکوپ و اجزای سازنده‌ی آن :اصول اولیه در این تجهیز به این صورت می‌باشد که ابتدا، الکترون توسط تنفگ الکترونی در ستون تحت خلاء شلیک می شود که در طول میدان مغناطیسی و لنزها جریان می‌یابد و پرتو الکترونی توسط عدسی شیئی روی نمونه متمرکز می‌شود و روی سطح نمونه را توسط سیم پیچ‌های روبشی جاروب می‌کند. زمانی که پرتو الکترونی به سطح نمونه برخورد می‌کند، دسته‌ای از سیگنال‌ها که توسط الکترون‌ها و پرتوهای ایکس از سطح نمونه ساطع شده‌اند، توسط آشکارساز دریافت شده و با تبدیل سیگنال به تصویر، میتوان سطح نمونه را با جهت گیری‌های مختلف آن، کریستال‌های آن و حالت زبری آن مشاهده نمود. شکل زیر تصویری شماتیک از اجزای سازنده‌ی میکروسکوپ الکترونی روبشی را نشان میدهد.
مشاهده و انجام آزمایش در سایت آزتو
۱- تفنگ الکترونی:
تفنگ الکترونی فیلامنتی ساخته شده از تنگستن (W) یا لانتانیوم هگزابوراید (LaB۶) می‌باشد که توسط جریان الکتریکی، دمای آن بالا می‌رود. وقتی دما به اندازه کافی بالا می‌رود، الکترون‌ها از سطح ماده ساطع می‌شوند. این فیلامنت‌ها که در دسته منابع ترمویونی می‌باشند، دارای درخشندگی کم و تجمع حرارتی در حین عملکرد تجهیز می‌شوند. منبع تنگستنی، فیلامنتی با قطر ۰.۱ میلی متر می‌باشد که به صورت الکتریکی تا دمای ۲۷۰۰ درجه کلوین بالا می‌رود. لانتانیوم یا سریم هگزابوراید نیز دسته‌ی دیگری از تفنگ‌های الکترونی ترمویونی می‌باشند که الکترون‌های بیشتری تولید می‌کنند اما به خلاء بیشتری نیاز دارند. خلاء درون محفظه ۵-۱۰ میلی بار می‌باشد.تنفگ‌های الکترونی میدانی نسل پیشرفته تری می‌باشند که تفاوت آنها با نسل قبلی در حالت V شکلی است که به فلز تنگستن داده شده بود، می‌باشد. قطر نوک تیز این شکل هندسی در حدود ۱۰۰ نانومتر است که با ایجاد اختلاف ولتاژ شدید موجب شلیک الکترون‌ها در دمای پایین تر و با سرعت بیشتری می‌شود. این تکنولوژی موجب ساطع شدن ۱۰۰۰ برابری الکترون نسبت به نوع قدیمی تر تفنگ الکترونی می‌شود. این نوع منبع، عملکرد بهتر و دقت بالاتری نسبت به نوع قدیمی آن دارد. شکل زیر نشان دهنده تصویری شماتیک از این سه نسل تفنگ الکترونی می‌باشد.
تنفگ‌های الکترونی میدانی نسل پیشرفته تری می‌باشند که تفاوت آنها با نسل قبلی در حالت V شکلی است که به فلز تنگستن داده شده بود، می‌باشد. قطر نوک تیز این شکل هندسی در حدود ۱۰۰ نانومتر است که با ایجاد اختلاف ولتاژ شدید موجب شلیک الکترون‌ها در دمای پایین تر و با سرعت بیشتری می‌شود. این تکنولوژی موجب ساطع شدن ۱۰۰۰ برابری الکترون نسبت به نوع قدیمی تر تفنگ الکترونی می‌شود. این نوع منبع، عملکرد بهتر و دقت بالاتری نسبت به نوع قدیمی آن دارد. شکل زیر نشان دهنده تصویری شماتیک از این سه نسل تفنگ الکترونی می‌باشد.ستون با لنزها و روزنه‌ها:
مجموعه‌ی لنزهای جمع کننده، روزنه‌ها، سیم پیچ‌های روبشگر و لنزهای شیئی درون ستون به منظور متمرکز کردن الکترون بر روی سطح دلخواه می‌باشند. با ایجاد جریان الکتریکی درون این سیم پیچ‌ها، نیروی مغناطیسی لازم برای همگرا کردن الکترون‌ها ایجاد می‌شود.
لنزهای جمع کننده یا همگرا کننده :
لنز جمع کننده وظیفه‌ی همگرا کردن، الکترون‌ها را دارد. الکترون‌ها بعد از عبور از این لنز دوباره واگرا شده که در مرحله بعد توسط لنز شیئی همکرا می‌شوند.
سیم پیچ های روبشگر:
سیم پیچ‌های روبشگر یا خم کننده‌های پرتوی الکترونی، به منظور روبش کردن سطح نمونه مورد استفاده قرار می‌گیرند. جریان درون این سیم پیچ‌ها به منظور افزایش بزرگنمایی، افزایش می‌یابد. در واقع این سیم پیچ‌ها پرتو الکترونی را در یک سطح مشخص به صورت زیگزاگی روبش می‌دهند.
لنز شیئی:
این لنز، پایین‌ترین لنز در ستون می‌باشد که سطح نمونه در زیر آن قرار می‌گیرد. این لنز وظیفه‌ی متمرکز سازی پرتو الکترونی روی سطح نمونه را با توجه به فاصله‌ی لنز با سطح نمونه بر عهده دارد. به فاصله‌ی سطح نمونه تا لنز شیئی، Working Distance (WD) می‌گویند که با کم شدن این فاصله، تمرکز پرتوی الکترونی روی سطح بیشتر می‌شود.
۳- محفظه نمونه:
این محفظه شامل یک جایگاه به خصوص برای قرارگیری نمونه روی آن می‌باشد. نمونه درون این محفظه قابلیت کج شدن و حرکت در جهت محور Z، X و Y را دارا می‌باشد و میتوان فاصله‌ی آن را تا لنز شیئی تنظیم نمود. این محفظه علاوه بر محلی برای قرار دادن نمونه، آشکار سازهای مختلفی را نیز دارد که در ادامه این آشکارسازها را مورد بررسی قرار می‌دهیم.
بررسی برهمکنش های درون نمونه:
اساس کار میکروسکوپ الکترونی روبشی، تاباندن الکترون‌های اولیه از منبع به سطح نمونه می‌باشد تا این الکترون‌های پر انرژی، منجر به جدا شدن الکترون‌های اتمی سطح نمونه شوند و با دریافت این الکترون‌ها از هر نقطه از سطح نمونه تصویری از سطح نمونه تشکیل شود. الکترون‌های اولیه‌ی تولیده شده و ساطع شده در محیط خلاء، با گرمادهی یا اعمال انرژی بالا، چیزی حدود ۱ تا ۴۰ کیلو الکترون ولت، به سمت سطح نمونه شتاب می‌گیرند. این الکترون‌ها، به وسیله‌ی لنزهای تولید کننده‌ی میدان مغناطیسی و شکاف‌های دیسک فلزی به صورت منسجم و متمرکز و به شکل یک پرتو با قطری در حدود ۱۰۰ نانومتر و یا کمتر درون ستون خلاء شکل می‌گیرند. این پرتوی الکترونی توسط سیم پیچ‌های روبشی، روی سطح نمونه را که الگوی آن از قبل تعریف شده است، جاروب می‌کند. به محض برخورد الکترون‌های اولیه روی سطح نمونه، این الکترون تا عمق مشخصی در سطح نمونه نفوذ می‌کنند. الکترون‌هایی که به سمت سطح نمونه شتاب داده شده اند، مقادیر انرژی سینتیکی قابل توجهی دارند که با برهمکنش با سطح نمونه این انرژی را در قالب سیگنال‌هایی به داخل نمونه منتقل کرده و از دست می‌دهند. این الکترون‌ها به صورت الاستیکی و غیر الاستیکی از سطح نمونه جدا می‌شوند.
به منظور بررسی دقیق‌تر وقتی پرتوی الکترونی به سطح نمونه برخورد می‌کند یک حجم برهمکنش ایجاد می‌کند. حال با توجه به تشکیل ناحیه‌ای به عنوان حجم برهمکنش در نمونه، انواع مختلفی از انرژی و الکترون از سطح نمونه نشر پیدا می‌کنند. شکل زیر تصویری شماتیک از انواع الکترون‌ها و امواج منتشر شده از حجم برهمکنش را نشان میدهد.
الکترون‌های ثانویه
الکترون‌های برگشتی
الکترون اوژه
امواج ایکس
الکترون‌های ثانویه حاصل برهمکنش غیر الاستیک الکترون اولیه و میدان الکتریکی اتم‌های نمونه است و به الکترون‌هایی گفته می‌شود که با برخورد الکترون اولیه به اتم و دریافت انرژی مورد نیاز از الکترون اولیه، از سطح جدا شده و توسط آشکارساز یا جمع آورنده‌ی الکترونی دریافت می‌شوند. این الکترون‌ها معمولا کم انرژی‌تر بوده و در حدود ۵۰ الکترون ولت یا کمتر انرژی دارند. الکترون‌های برگشتی نیز حاصل برهمکنش الاستیک می‌باشند، در واقع همان الکترون‌های اولیه هستند که پس از نفوذ به عمق بیشتری از نمونه یا حجم برهمکنش، توسط میدان الکتریکی ایجاد شده توسط اتم‌های ماده برگشت داده می‌شوند و از ماده خارج می‌شوند. این دسته از الکترون‌ها نیز انرژی‌ای بین۵۰ الکترون ولت تا برابر با انرژی الکترون اولیه دارند. الکترون اوژه به دسته‌ای از الکترون‌ها گفته می‌شود که با دریافت انرژی‌های آزاد شده از اتم‌های مجاور یا دریافت انرژی الکترونی که از لایه‌ی بیرونی به سمت هسته حرکت می‌کند، برانگیخته شده و از مدار اتم خارج می‌شود. فوتون‌ها نیز انرژی آزاد شده توسط الکترون‌هایی از اتم ماده می‌باشند که در اثر دریافت انرژی الکترون‌های اولیه به سطوح بالاتر انرژی برانگیخته می‌شوند و دوباره با برگشت به سطوح پایین‌تر و کم انرژی‌تر، انرژی خود را در قالب امواج ایکس به محیط می‌دهند. این الکترون‌ها از عمق‌های مختلفی از حجم برهمنکش خارج می‌شوند و انرژی آنها نیز بر همین اساس متفاوت است، الکترون‌های ثانویه از عمق ۵ تا ۵۰ نانومتری از سطح نمونه و الکترون‌های برگشتی در عمق بیشتر و پرتو ایکس نیز عمقی بیشتر از هر دوی آنها خارج می‌شود. نور مرئی نیز طبق فرآیند امواج ایکس آزاد می‌شود اما در این مورد انرژی آزاد شده توسط الکترون جابه‌جا شده از مورد قبل کمتر بوده و در قالب موج مرئی خارج می‌شود. هر کدام از این خروجی‌ها از حجم برهمکنش حاوی اطلاعات منحصر به فرد خود می‌باشند. الکترون‌های ثانویه و برگشتی الکترون‌هایی هستند که تصویر تشکیل شده از نمونه به سبب آنها می‌باشد. در بین این دو نوع الکترون، الکترون‌های ثانویه مهم‌تر می‌باشند و شکل کلی و نقشه‌ی نمونه را تشکیل می‌دهند؛ الکترون‌های پس پراکندگی نیز برای کنتراست بهتر تصویر و تاری کمتر تصویر مهم می‌باشند. امواج ایکس نیز برای استفاده در شناسایی عناصر سطح ماده به کار میروند.
در واقع الکترون‌های اوژه و پرتو ایکس حاصل از انرژی اضافه‌ی دریافت شده توسط الکترون‌های اولیه و برانگیختگی ایجاد شده در الکترون‌های خود نمونه می‌باشند. از پرتو ایکس ساطع شده نیز آنالیز انرژی پراش پرتو ایکس گرفته می‌شود که می‌تواند عناصر و درصد وزنی تقریبی آنها در سطح تحت آنالیز نمونه مشخص کند.
مشاهده و انجام آزمایش در سایت آزتو
آشکارسازها:
درون محفظه‌ی نمونه، آشکار سازها نیز به منظور دریافت الکترون ساطع شده از سطح نمونه، نصب شده‌اند. آشکارساز الکترون‌های ثانویه، آشکارساز الکترون‌های برگشتی و آشکار ساز پرتو ایکس به منظور دریافت هر کدام از این الکترون‌ها و پرتو ایکس تعبیه شده اند. آشکارساز های الکترون ثانویه و برگشتی برای ایجاد تصویر از سطح نمونه به کار میروند. آشکارساز پرتو ایکس نیز به منظور آنالیز جانبی تعیین درصد وزنی عناصر به کار رفته در سطح مشخصی از نمونه به کار می‌رود. شکل زیر تصویری شماتیک از نمونه و آشکارسازهای مربوط به هر نوع خاص از الکترون‌ها و امواج را نشان میدهد.
آماده سازی میکروسکوپ و نمونه:
۱- خلاء:
خلاء ایجاد شده درون ستون و محفظه‌ی نمونه برای از بین بردن برهمکنش الکترون‌ها با مولکول‌های هوای موجود درون تجهیز می‌باشد. با ایجاد خلاء توسط پمپ خلاء، این برهمکنش از بین رفته و الکترون‌ها بدون مقاومت هوا به سطح نمونه میرسند. فشار مورد نیاز درون ستون چیزی در حدود ۱۰-۱۱-۱۰-۱۰ تور می‌باشد در حالی که خلاء موجود درون محفظه در حدود ۱۰-۶-۱۰-۵ تور می‌باشد. همچنین وجود هوا درون دستگاه میکروسکوپ الکترونی به دلیل وجود اکسیژن می‌تواند آسیب جدی برای تجهیزات حساس داخل آن به وجود آورد.
۲- قرار دادن نمونه در جایگاه و پوشش دهی:
برای پایدار نمودن نمونه روی جایگاه از چسب کربنی، مسی و نقره‌ای استفاده می‌شود. اگر نمونه از نظر الکتریکی رسانا باشد از شارژ شدن نمونه در حین انجام آنالیز جلوگیری به عمل می‌آید. شارژ شدن نمونه موجب روشنایی بیش از حد تصویر و مشخص نشدن جزئیات سطح نمونه می‌شود. بنابراین برای نمونه‌های نارسانا از روش Sputtering برای نشاندن لایه‌ای از کربن یا فلز (پلاتین یا طلا) برای رسانا نمودن آن استفاده می‌شود. دستگاه مورد استفاده برای پوشش دهی سطح نمونه را در شکل زیر مشاهده می‌نمایید.
کنترل عملیات تصویربرداری:
ولتاژ شتاب دهنده:
این ولتاژ می‌تواند بین ۱ تا ۳۰ کیلوولت تغییر یابد. ولتاژ بالا موجب انحراف کمتر پرتو در عبور از لنزها شده و قطر پرتو را کاهش داده و دقت تصویربرداری را بالا می‌برد. از طرفی ولتاژ شتاب دهنده‌ی بالا می تواند برای نمونه‌های غیررسانا و حساس به پرتو موجب شارژ شدن بیش از حد شده و هم نمونه را تخریب کند و هم تصویر را به صورت غیر واضح نمایان سازد.
شارژ شدن:
در فرآیند شارژ شدن که مشکل عمده‌ای در این تجهیز می‌باشد، پرتو الکترونی به سطح نمونه خورده و انرژی خود را از دست میدهد و در نمونه به دام می‌افتد. در نمونه‌های رسانا در صورت اتصال به زمین، نمونه توانایی تخلیه بار اضافی را خواهد داشت اما در نمونه‌های غیر رسانا تراکم الکترون در حجمی از نمونه رخ میدهد. تصویر حاصل از این فرآیند تصویری غیر واضح و با تاری قابل توجهی خواهد بود. به منظور جلوگیری از فرآیند شارژ شدن سطح رسانا و اتصال به زمین نمونه باید کنترل شود که این عمل توسط چسب دو طرفه کربنی و چسب مس و نقره‌ای و همچنین لایه نشانی لایه‌ای نازک از کربن یا فلزاتی چون طلا و پلاتین صورت می‌گیرد.
آنالیز های جانبی:
۱- آنالیز انرژی پراش پرتو ایکس یا آنالیز عنصری:
این آنالیز جانبی در میکروسکوپ الکترونی به کمک آشکارساز پرتو ایکس که پرتو ایکس مشخصه را دریافت می‌کند صورت می‌پذیرد. پرتو ایکس منتشر شده از سطح نمونه حامل میزان انرژی مشخصی می‌باشد که مثل شناسنامه‌ای برای تشخیص عنصر مربوطه به کار می‌رود، لذا میزان انرژی پرتوی ایکس نشان دهنده‌ی عنصر مربوطه و شدت دریافت شده از یک پرتو ایکس با انرژی معین نیز می‌تواند نشانی بر درصد وزنی این عنصر در ترکیب مورد نظر باشد. لذا با توجه به دو مولفه میزان انرژی و شدت دریافت شده می‌تواند آنالیز عنصری برای سطح مشخصی از نمونه را تعیین نمود. شکل زیر تصویر آنالیز صورت گرفته بر روی یک نمونه را نشان میدهد.
۲- آنالیز نقشه‌ی عناصر:
این آنالیز نیز با توجه به آنالیز انرژی پراش پرتو ایکس و تصویر گرفته شده از سطح نمونه قابل انجام می‌باشد. در این آنالیز با توجه به درصد وزنی عناصر مختلف و تصویر ساخته
