میکروسکوپ الکترونی اسکن محیطی (E-SEM)
در طول تجزیه و تحلیل SEM، تجمع بار بر روی سطوح شکست یا در مواد متخلخل و فوم‌ها در نمونه‌هایی با پوشش‌های هدایت الکتریکی بالا مشاهده می‌شود. این تجمع بار می تواند کیفیت تصویر را کاهش دهد. علاوه بر این، ضایعات آلی چسب ها و چسب ها مانند روغن ها، روان کننده ها و سایر مواد افزودنی ممکن است در خلاء زیاد تبخیر شوند و نمونه برداری از نمونه را دشوار کند. در این موارد می توان از میکروسکوپ الکترونی روبشی محیطی یا ESEM استفاده کرد. آنالیز ESEM این قابلیت را دارد که با ایجاد یک محیط گازی در محفظه نمونه، نمونه های مرطوب، بدون پوشش یا هر دو را تصویربرداری کند. این دستگاه می تواند در بازه دمایی -30 تا 1500 درجه سانتیگراد تصاویر را تهیه کند.

میکروسکوپ الکترونی محیطی روبشی معمولاً ویژگی‌های اصلی SEM مانند وضوح، عمق تمرکز، تغییرات سیگنال و پردازش سیگنال را دارد. علاوه بر این، در ESEM نیازی به انجام نمونه (صرف نظر از میزان ولتاژ شتاب دهنده) نیست. ESEM امکان ایجاد سیستم تزریق مایع را نیز فراهم کرده است. بنابراین می توان دینامیک سیستم گاز- مایع- جامد را در این نوع میکروسکوپ مشاهده کرد.

نکته دیگر در ESEM کوتاه شدن زمان پمپاژ (60 تا 90 ثانیه) و محفظه نمونه بزرگتر است. به دلیل عدم حساسیت به نور می توان در آن ها سوراخ دید تعبیه کرد. این دریچه‌های مشاهده، قرار دادن نمونه را در جای خود آسان‌تر می‌کنند. بنابراین تصویرسازی سریعتر و آسانتر است.

یکی دیگر از محدودیت های میکروسکوپ های SEM، سیستم تشخیص آنها است. این میکروسکوپ ها معمولاً از آشکارسازهای E-T استفاده می کنند که در ولتاژهای بالای 10000 ولت کار می کنند. در محفظه ای با فشار بیشتر از 2 تا 10 پاسکال، یک خرابی الکتریکی رخ می دهد و آشکارسازها را ناکارآمد می کند. بنابراین، این آشکارسازها تنها در میکروسکوپ های معمولی با خلاء بالا استفاده می شوند.

همانطور که در بالا ذکر شد، در تست ESEM، گازی وارد محفظه نمونه می شود و محیطی با فشار بالا ایجاد می کند. انتخاب نوع گاز با ملاحظات و تجربیات عملی مانند هزینه، سمیت، اشتعال پذیری و واکنش شیمیایی محدود می شود. بخار آب به دلیل دسترسی آسان و یونیزه شدن در اکثر موارد بهترین گزینه است. گازهای دیگری مانند CO2، Ar، N2 و گازهای مرکب مانند هوا نیز ممکن است استفاده شوند.


مزایا و محدودیت های ESEM کدام اند؟
مزایای انالیز ESEM شامل موارد زیر است:

تجزیه و تحلیل نمونه سریع، نسبتاً ارزان و بدون محدودیت
قابلیت عکاسی سه بعدی
تحلیل عنصری
امکان تصویربرداری از نمونه های مرطوب، روغنی و بیولوژیکی
محدودیت های انالیز ESEM شامل موارد زیر است:

نمونه های لایه نازک با استحکام مکانیکی ضعیف ممکن است در اثر بمباران الکترونی آسیب نبینند و با بزرگنمایی بالا عکسبرداری نشوند.
برای آنالیز عنصری برای عناصر با عدد اتمی پایین حساسیت کمی وجود دارد.
کاربردهای انالیز ESEM
تصویربرداری سه بعدی از سطح نمونه
تعیین توپوگرافی نمونه و خواص سطحی آن
مورفولوژی، شکل، اندازه و محل قرارگیری ذرات روی سطح بدن را تعیین کنید
بررسی ریزساختار مواد حجیم