環境掃描電子顯微鏡（Environmental Scanning Electron Microscope, ESEM）是一種特殊類型的掃描電子顯微鏡，它允許在較高壓力的環境中進行成像，而不是傳統SEM中的高真空環境。ESEM的這種能力使其能夠成像濕潤、非導電或易揮發的樣品，這在傳統SEM中是困難甚至不可能實現的。

ESEM 的主要特征和工作原理

環境控制：

ESEM 能夠在樣品室中保持一定的氣體壓力，通常為幾百到幾千帕斯卡（Pa）。這允許樣品在接近自然狀態下進行成像，例如濕潤的生物樣品、液體或易揮發的材料。

氣體輔助探測：

ESEM 中的樣品室通常充有惰性氣體（如水蒸氣或氮氣），這些氣體幫助中和樣品表面積聚的電荷，從而避免了在傳統SEM中常見的充電效應。這使得ESEM可以對非導電樣品進行直接成像而無需額外的導電涂層處理。

濕樣品成像：

由于可以在樣品周圍保持一定的水蒸氣壓力，ESEM 可以成像濕潤樣品，如生物組織、植物材料或其他需要保持水分的樣品。ESEM 能夠調節樣品室內的溫度和濕度，以控制樣品的水分含量，這對于觀察樣品在干燥或濕潤狀態下的變化非常有用。

氣體電子探測器（Gaseous Secondary Electron Detector, GSED）：

ESEM 使用特定的探測器（如 GSED），能夠在低真空或環境氣壓下有效地收集二次電子。這種探測器設計考慮了氣體與電子之間的相互作用，在一定氣壓下依然可以獲得高質量的圖像。

ESEM 的應用領域

生物醫學研究：

ESEM 非常適合觀察活體組織、細胞、植物葉片等濕潤或敏感的生物樣品，而不需要對樣品進行干燥處理。

材料科學：

ESEM 可以觀察吸濕性材料、聚合物、凝膠等在不同濕度條件下的行為，或者成像表面會發生揮發或變質的樣品。

食品科學：

食品樣品如水果、蔬菜、乳制品等可以在接近自然狀態下進行成像，幫助研究它們的微觀結構和變化。

考古與地質：

ESEM 可用于研究古代文物或地質樣品中的水分含量或其他揮發性成分，而不會破壞樣品。

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