Как работает сканирующий электронный микроскоп? Каковы преимущества?
1: Сканирующий электронный микроскоп
Поскольку изображение в просвечивающем электронном микроскопе визуализируется с помощью ТЭ, требуется, чтобы толщина образца находилась в пределах диапазона размеров, через который может проникнуть электронный луч. Для этого необходимо преобразовывать образцы большого размера до приемлемого уровня для просвечивающей электронной микроскопии с помощью различных громоздких методов пробоподготовки.
Вопрос о том, может ли он напрямую использовать свойства материала поверхности образца для получения микроскопических изображений, стал целью, которую преследуют ученые.
После напряженной работы эта идея стала реальностью ----- сканирующего электронного микроскопа (ScanningElectronicMicroscopy, SEM).
СЭМ — это электронно-оптический прибор, который использует очень тонкий электронный луч для сканирования поверхности исследуемого образца и собирает ряд электронных данных, генерируемых взаимодействием между электронным лучом и образцом, которые преобразуются и усиливаются для формирования изображение. Это полезный инструмент для изучения трехмерной структуры поверхности.
Его принцип работы:
В оправе высоковакуумной линзы электронный пучок, генерируемый электронной пушкой, фокусируется в тонкий пучок линзой, собирающей электроны, и сканируется и бомбардируется точка за точкой на поверхности образца для генерации серии электронной информации (вторичные электроны). , обратно отраженные электроны, прошедшие электроны, абсорбционная электроника и т. д.), различные электронные сигналы принимаются детектором, усиливаются электронным усилителем, а затем вводятся в кинескоп, управляемый сеткой кинескопа.
При сканировании сфокусированным электронным лучом поверхности образца из-за различных физико-химических свойств, поверхностного потенциала, элементного состава и вогнуто-выпуклой формы поверхности различных участков образца электронная информация, возбуждаемая электронным пучком, различны, в результате чего электронный луч кинескопа Интенсивность также непрерывно изменяется, и, наконец, изображение, соответствующее структуре поверхности образца, может быть получено на флуоресцентном экране кинескопа. В зависимости от электронного сигнала, полученного детектором, может быть получено изображение образца в обратно рассеянных электронах, во вторичных электронах, в поглощенных электронах и т. д.
Как описано выше, сканирующий электронный микроскоп в основном состоит из следующих модулей: модуль электронной оптической системы, модуль высокого напряжения, модуль вакуумной системы, модуль обнаружения микросигналов, модуль управления, модуль управления микростолом и т. д.
Два: преимущества сканирующей электронной микроскопии
1. Увеличение
Поскольку размер флуоресцентного экрана сканирующего электронного микроскопа фиксирован, изменение увеличения осуществляется за счет изменения амплитуды сканирования электронного луча на поверхности образца.
Если ток сканирующей катушки уменьшить, диапазон сканирования электронного луча на образце уменьшится, а увеличение увеличится. Регулировка очень удобна, и ее можно непрерывно регулировать от 20 до 200 000 раз.
2. Разрешение
Разрешение является основным показателем производительности SEM.
Разрешение определяется диаметром падающего электронного пучка и типом сигнала модуляции:
Чем меньше диаметр электронного луча, тем выше разрешение.
Различные физические сигналы, используемые для визуализации, имеют разное разрешение.
Например, SE- и BE-электроны имеют разный пробег на поверхности образца и разное разрешение. Как правило, разрешение SE составляет около 5-10 нм, а разрешение BE - около 50-200 нм.
3. Глубина резкости
Это относится к ряду возможностей, при которых линза может одновременно фокусироваться и отображать различные части образца с неравномерностью.
Последняя линза сканирующего электронного микроскопа имеет малый угол апертуры и большое фокусное расстояние, поэтому можно получить большую глубину резкости, которая в 100-500 раз больше, чем у обычного оптического микроскопа, и в 10 раз больше, чем у обычного оптического микроскопа. это просвечивающий электронный микроскоп.
Большая глубина резкости, сильное трехмерное ощущение и реалистичная форма — выдающиеся особенности SEM.
Образцы для РЭМ делятся на две категории:
1 представляет собой образец с хорошей проводимостью, который обычно может сохранять свою первоначальную форму и может наблюдаться в электронном микроскопе без или с небольшой очисткой;
2. Непроводящие образцы или образцы, которые теряют воду, выделяют газ, сжимаются и деформируются в вакууме, должны быть надлежащим образом обработаны, прежде чем их можно будет наблюдать.
