Чем отличаются принципы визуализации сканирующей электронной микроскопии и просвечивающей электронной микроскопии?
Сканирующая электронная микроскопия в основном включает в себя визуализацию вторичных электронов после облучения образца электронным лучом, в то время как светлопольное изображение просвечивающей электронной микроскопии представляет собой визуализацию просвечивающим электроном.
Электронный микроскоп, сокращенно электронный микроскоп, после более чем пятидесяти лет развития стал незаменимым и важным инструментом в современной науке и технике.
Электронный микроскоп состоит из трех частей: зеркальной трубки, вакуумного прибора и силового шкафа.
Корпус линзы в основном состоит из электронных источников, электронных линз, штативов для проб, флуоресцентных экранов и детекторов, которые обычно собираются в колонну сверху вниз.
Электронные линзы используются для фокусировки электронов и являются наиболее важным компонентом трубки электронного микроскопа. Обычно используются магнитные линзы, а иногда и электростатические линзы. Он использует пространственное электрическое или магнитное поле, симметричное оси зеркальной трубки, для изгиба траектории электрона к оси, образуя фокус. Ее функция такая же, как у оптической линзы (выпуклой линзы) в оптическом микроскопе для фокусировки луча света, поэтому ее называют электронной линзой. Фокус оптической линзы фиксирован, а фокус электронной линзы можно регулировать, поэтому электронный микроскоп не имеет системы подвижных линз, как оптический микроскоп. В большинстве современных электронных микроскопов используются электромагнитные линзы, которые фокусируют электроны посредством сильного магнитного поля, создаваемого стабильным постоянным током возбуждения, проходящим через катушку с полюсными башмаками. Источник электронов состоит из катода, который высвобождает свободные электроны, затвора и анода, который ускоряет электроны по круговой схеме. Разница напряжений между катодом и анодом должна быть очень высокой, обычно от тысяч вольт до 3 миллионов вольт. Он может излучать и формировать электронные пучки с одинаковой скоростью, поэтому стабильность ускоряющего напряжения должна быть не менее одной тысячной.
Образец можно устойчиво разместить на стойке для образцов, и часто существуют устройства, которые можно использовать для смены образца (например, перемещение, вращение, нагрев, охлаждение, растяжение и т. д.).
Зачем использовать флуоресцентный экран? Поскольку электронный луч нельзя увидеть невооруженным глазом, необходимо использовать флуоресцентный экран, чтобы превратить электронный луч в видимый источник света и сформировать изображение, которое можно увидеть глазами.
Детекторы используются для сбора электронных сигналов или вторичных сигналов.
Электронный луч сканирующего электронного микроскопа не проходит через образец, а лишь максимально фокусирует электронный луч на небольшой площади образца, а затем сканирует образец ряд за рядом. Падающие электроны вызывают возбуждение поверхности образца вторичными электронами. Микроскоп наблюдает за электронами, рассеянными из каждой точки. Сцинтилляционный кристалл, расположенный рядом с образцом, принимает эти вторичные электроны и модулирует интенсивность электронного луча кинескопа после усиления, изменяя тем самым яркость флуоресцентного экрана кинескопа. Изображение представляет собой трехмерное изображение, отражающее структуру поверхности образца. Отклоняющая катушка кинескопа синхронизируется с электронным лучом на поверхности образца для сканирования, так что флуоресцентный экран кинескопа отображает морфологическое изображение поверхности образца, что аналогично принципу работы промышленного телевидения. Поскольку электронам в таком микроскопе не нужно проходить через образец, напряжение, при котором ускоряются электроны, не должно быть очень высоким.
Разрешение сканирующего электронного микроскопа в основном зависит от диаметра электронного луча на поверхности образца. Увеличение представляет собой отношение амплитуды сканирования на рентгеновской трубке к амплитуде сканирования на образце, которое может непрерывно изменяться от десятков раз до сотен тысяч раз. Сканирующая электронная микроскопия не требует очень тонких образцов; Изображения обладают сильным ощущением стереоскопичности; Он может анализировать состав веществ, используя такую информацию, как вторичные электроны, поглощенные электроны и рентгеновские лучи, генерируемые в результате взаимодействия электронных лучей и веществ.
Производство сканирующей электронной микроскопии основано на взаимодействии электронов и вещества. Когда высокоэнергетический пучок электронов бомбардирует поверхность вещества, в возбужденной области будут генерироваться вторичные электроны, оже-электроны, характеристическое и непрерывное рентгеновское излучение, обратно рассеянные электроны, прошедшие электроны и электромагнитное излучение в видимом, ультрафиолетовом и ультрафиолетовом диапазонах. инфракрасные области. В то же время могут также генерироваться электронно-дырочные пары, колебания решетки (фононы) и электронные колебания (плазма).
