几十年来，一种被称为透射电子显微镜（TEM）的实验室程序一直被用于检测建筑工地样本中的石棉。
1989年，美国环境保护局（EPA）要求大多数正在进行石棉减排的学校在重新开放前使用TEM测试空气样本中是否存在石棉纤维。几个州要求或建议使用TEM进行测试，作为商业建筑中石棉清除的一部分。
但是TEM必须在专业实验室由训练有素的工作人员进行，而且费用可能很高。另一种方法，相位对比显微镜，更容易、更便宜，但精度较低。
近日，美国国家标准与技术研究所院（NIST）的研究人员已经确定，第三种选择，扫描电子显微镜（SEM），可以获得与TEM大致相当的结果。NIST研究人员Jason Holm和Elisabeth Mansfield在《Analytical Methods》期刊上发表的一篇新论文中写道，SEM是“目前石棉识别和分类监管方法的可行替代方案”。
由于在许多情况下，SEM比TEM更便宜、更方便，这一发现可能会加快并减少美国石棉修复的费用，估计每年要花费30亿美元。
石棉是一种天然矿物，其纤维用于隔热、防风雨、防火和加固建筑材料。20世纪70年代，随着研究人员意识到其健康风险，包括与癌症的联系，其使用量开始下降。3月，环保局禁止了仍在使用的最后一种石棉。
顾名思义，TEM和SEM都是电子显微镜的类型。在这两种方法中，技术人员都将电子束聚焦在微观量的材料上。电子与材料相互作用，产生关于材料成分、结构和形状的高度详细的信息。
在TEM中，电子穿过样品，而在传统的SEM中，电子从表面反射。这使得TEM能够产生更详细的图像并探测表面的内部。TEM还提供了比SEM更好的空间分辨率，即区分非常靠近的物体的能力。
但近年来，SEM制造商已经提高了该技术的成像能力和其他能力。现在有几家公司生产桌面SEM，使其有可能在现场使用该技术，而TEM仍必须在实验室中进行。霍尔姆说，使用和操作SEM设备的培训可以在几个月内完成，而“TEM的专业知识可能需要数年时间才能建立。”
Holm说：“TEM有一些SEM没有的能力，但我们认为SEM足够好”，可以用于石棉减排。
为了测试石棉的SEM，Holm和Mansfield使用了NIST标准参考物质（SRM）1866，这是该机构为实验室生产的石棉纤维样品，用于对其设备和测试程序进行基准测试。SRM提供了大量表征材料特性的数据。
利用扫描电镜，研究人员分析了SRM 1866。他们的结果与SRM文件中列出的结果非常一致，表明了该方法的准确性。
Holm和Mansfield总结了SEM的潜在优势，他们写道，与TEM相比，SEM可以降低设备成本、降低操作员培训要求、增加样品吞吐量和扩大视野。
文章信息：Jason D. Holm and Elisabeth Mansfield. Transmission electron imaging and diffraction of asbestos fibers in a scanning electron microscope. Analytical Methods. Published online June 24, 2024. DOI: 10.1039/D4AY00555D
