Principen och strukturen för svepelektronmikroskop
Svepelektronmikroskop, det fullständiga namnet på svepelektronmikroskop, engelska är svepelektronmikroskop (SEM), är ett elektroniskt optiskt instrument som används för att observera objekts ytstruktur.
1. Principen för svepelektronmikroskop
Tillverkningen av svepelektronmikroskop är baserad på interaktionen mellan elektroner och materia. När en stråle av högenergielektroner bombarderar ytan av ett material, producerar excitationsområdet sekundära elektroner, Auger-elektroner, karakteristiska röntgenstrålar och kontinuumröntgenstrålar, tillbakaspridda elektroner, transmissionselektroner och elektromagnetisk strålning i det synliga, ultravioletta ljuset. och infraröda områden. . Samtidigt kan elektron-hålpar, gittervibrationer (fononer) och elektronoscillationer (plasmoner) också genereras. Till exempel kan insamlingen av sekundära elektroner och tillbakaspridda elektroner erhålla information om materialets mikroskopiska morfologi; insamlingen av röntgenstrålar kan få information om materialets kemiska sammansättning. Svepelektronmikroskop fungerar genom att skanna ett prov med en extremt fin elektronstråle, exciterande sekundära elektroner på provets yta. De första ordningens elektroner samlas upp av detektorn, omvandlas till optiska signaler av scintillatorn där och omvandlas sedan till elektriska signaler av fotomultiplikatorrör och förstärkare, som styr intensiteten av elektronstrålen på fosforskärmen och visar den skannade bilden i synkronisering med elektronstrålen. Bilderna är tredimensionella bilder som speglar provets ytstruktur.
2. Strukturen för svepelektronmikroskop
(1) Linshylsa
Linshylsan inkluderar elektronpistol, kondensorlins, objektivlins och skanningssystem. Dess roll är att generera en extremt fin elektronstråle (ungefär några nanometer i diameter) som skannar provets yta samtidigt som de exciterar olika signaler.
(2) System för elektronisk signalinsamling och bearbetning
I provkammaren interagerar svepelektronstrålen med provet för att generera en mängd olika signaler, inklusive sekundära elektroner, tillbakaspridda elektroner, röntgenstrålar, absorberade elektroner, ryska (Auger) elektroner och mer. Bland de ovan nämnda signalerna är de viktigaste sekundära elektroner, som är yttre elektroner som exciteras av infallande elektroner i provatomerna, och som genereras i området flera nanometer till tiotals nanometer under provytan. Genereringshastigheten bestäms huvudsakligen av provets morfologi och sammansättning. Svepelektronmikroskopbilden refererar vanligtvis till den sekundära elektronbilden, som är den mest användbara elektroniska signalen för att studera provets yttopografi. Detektorns sond som detekterar de sekundära elektronerna är scintillatorn. När elektronerna träffar scintillatorn genereras ljus i scintillatorn. Detta ljus överförs genom ljusröret till fotomultiplikatorröret, som omvandlar ljussignalen till en strömsignal, som sedan leds genom förförstärkning och videoförstärkning omvandlar strömsignalen till en spänningssignal, som slutligen skickas till nätet på bildrör.
(3) Elektronisk signalvisning och inspelningssystem
Svepelektronmikroskopbilder visas på ett katodstrålerör (bildrör) och spelas in av en kamera. Det finns två sorters bildrör, ett används för observation och har lägre upplösning och är ett långt efterglödsrör; den andra används för fotografisk inspelning och har högre upplösning och är ett kort efterglödsrör.
(4) Vakuumsystem och strömförsörjningssystem
Vakuumsystemet i svepelektronmikroskopet består av en mekanisk pump och en oljediffusionspump. Strömförsörjningssystemet ger den specifika effekt som krävs av varje komponent.
3. Syftet med svepelektronmikroskop
Den mest grundläggande funktionen hos svepelektronmikroskop är att observera ytorna på olika fasta prover med hög upplösning. Stora skärpedjupsbilder är ett kännetecken för observationer med svepelektronmikroskop, såsom: biologi, botanik, geologi, metallurgi, etc. Observationer kan vara provytor, skurna ytor eller tvärsnitt. Metallurger ser gärna orörda eller slitna ytor direkt. Studera enkelt oxidytor, kristalltillväxt eller korrosionsdefekter. Å ena sidan kan den mer direkt undersöka den fina strukturen hos papper, textilier, naturligt eller bearbetat trä, och biologer kan använda den för att studera strukturen hos små, ömtåliga prover. Till exempel: pollenpartiklar, kiselalger och insekter. Å andra sidan kan den ta tredimensionella bilder som motsvarar provets yta. Svepelektronmikroskopi har ett brett spektrum av tillämpningar vid studier av fasta material och är jämförbar med andra instrument. För fullständig karakterisering av fasta material, svepelektronmikroskopi.
