Hur fungerar ett svepelektronmikroskop? Vad är fördelarna?
1: Svepelektronmikroskop
Eftersom transmissionselektronmikroskopet avbildas av TE krävs det att tjockleken på provet måste ligga inom det storleksintervall som elektronstrålen kan penetrera. För detta ändamål är det nödvändigt att transformera stora prover till en acceptabel nivå för transmissionselektronmikroskopi genom olika besvärliga provberedningsmetoder.
Huruvida det direkt kan använda materialegenskaperna hos provets ytmaterial för mikroskopisk avbildning har blivit målet som eftersträvas av forskare.
Efter hårt arbete har denna idé blivit verklighet av ----- svepelektronmikroskop (ScanningElectronicMicroscopy, SEM).
SEM är ett elektroniskt optiskt instrument som använder en mycket fin elektronstråle för att skanna ytan på provet som ska observeras, och som samlar in en serie elektronisk information som genereras av interaktionen mellan elektronstrålen och provet, som transformeras och förstärks för att bilda en bild. Det är ett användbart verktyg för att studera tredimensionell ytstruktur.
Dess arbetsprincip är:
I högvakuumlinsröret fokuseras elektronstrålen som genereras av elektronkanonen till en tunn stråle av den elektronkonvergerande linsen och skannas och bombarderas punkt för punkt på provytan för att generera en serie elektronisk information (sekundära elektroner) , bakåtreflekterade elektroner, överförda elektroner, absorptionselektronik, etc.), tas olika elektroniska signaler emot av detektorn, förstärks av den elektroniska förstärkaren och matas sedan in i bildröret som styrs av bildrörsnätet.
När den fokuserade elektronstrålen skannar provets yta, på grund av de olika fysikaliska och kemiska egenskaperna, ytpotentialen, grundämnessammansättningen och konkav-konvexa formen på ytan av olika delar av provet, är den elektroniska information som exciteras av elektronstrålen olika, vilket resulterar i bildrörets elektronstråle. Intensiteten ändras också kontinuerligt, och slutligen kan en bild som motsvarar provets ytstruktur erhållas på kineskopets fluorescerande skärm. Beroende på den elektroniska signalen som tas emot av detektorn kan den bakåtspridda elektronbilden, sekundärelektronbilden, absorptionselektronbilden etc. av provet erhållas.
Som beskrivits ovan har ett svepelektronmikroskop för det mesta följande moduler: elektronoptisk systemmodul, högspänningsmodul, vakuumsystemmodul, mikrosignaldetekteringsmodul, kontrollmodul, mikrostegskontrollmodul, etc.
Två: fördelarna med svepelektronmikroskopi
1. Förstoring
Eftersom storleken på den fluorescerande skärmen i svepelektronmikroskopet är fixerad, realiseras förändringen av förstoring genom att ändra svepamplituden för elektronstrålen på provets yta.
Om avsökningsspolens ström reduceras kommer avsökningsomfånget för elektronstrålen på provet att reduceras och förstoringen kommer att ökas. Justeringen är mycket bekväm och den kan justeras kontinuerligt från 20 gånger till cirka 200,000 gånger.
2. Upplösning
Upplösning är det huvudsakliga prestandaindexet för SEM.
Upplösningen bestäms av diametern på den infallande elektronstrålen och typen av moduleringssignal:
Ju mindre elektronstrålediametern är, desto högre upplösning.
Olika fysiska signaler som används för bildbehandling har olika upplösningar.
Till exempel har SE- och BE-elektroner olika emissionsintervall på provets yta, och deras upplösningar är olika. I allmänhet är upplösningen för SE cirka 5-10 nm, och den för BE är cirka 50-200 nm.
3. Skärpedjup
Det hänvisar till en rad möjligheter som en lins samtidigt kan fokusera och avbilda på olika delar av ett prov med ojämnheter.
Den sista linsen i svepelektronmikroskopet antar en liten bländarvinkel och en lång brännvidd, så ett stort skärpedjup kan erhållas, vilket är 100-500 gånger större än det för ett allmänt optiskt mikroskop och 10 gånger större än det hos ett transmissionselektronmikroskop.
Stort skärpedjup, stark tredimensionell känsla och realistisk form är de enastående egenskaperna hos SEM.
Prover för SEM är indelade i två kategorier:
1 är ett prov med god ledningsförmåga, som i allmänhet kan behålla sin ursprungliga form och kan observeras i ett elektronmikroskop utan eller med lite rengöring;
2. Icke-ledande prover, eller prover som förlorar vatten, avgaser, krymper och deformeras i vakuum, måste behandlas ordentligt innan de kan observeras.
