Analys och tillämpning av elektronmikroskop i nanomaterial
Som namnet antyder är ett mikroskop ett instrument som används för att förstora små föremål för observation. Genom ett elektronoptiskt system som består av tre elektromagnetiska linser fokuseras elektronstrålen till en liten elektronstråle på ungefär flera nm för att bestråla provbitens yta. Ändlinsen är utrustad med en skanningsspole, som huvudsakligen används för att avleda elektronstrålen, så att den kan skanna det tvådimensionella utrymmet på teststycket, och denna skanner är synkroniserad med skanningen på katodstrålen (CRT) . När elektronstrålen träffar sekundära elektroner (sekundära elektroner) och reflekterade elektroner exciteras när testbiten testas. När dessa elektroner detekteras av detektorn skickas signalen till CRT genom förstärkaren. Eftersom strömmen på avsökningsspolen är synkroniserad med bildrörets ström, motsvarar signalen som genereras vid vilken punkt som helst på ytan av provbiten bildröret. Därför är teststycket Det är ett analytiskt instrument som kan uttrycka topografin och egenskaperna hos ytan en efter en med hjälp av synkron avbildning. Elektronmikroskop är indelade i många typer, och lämpligt urval görs efter behoven. Bildupplösningen eller förstoringen som produceras av olika mikroskopteknologier är också olika, såsom: SEM svepelektronmikroskop, TEM transmissionselektronmikroskop, STM scanning transmissionselektronmikroskop, AFM atomkraftmikroskop, etc.
Materialegenskaperna för provbiten är också en mycket viktig del, i grunden bestäms av tre faktorer: strukturell sammansättning och bindning, för att observera den lilla skalan och sedan utveckla elektronmikroskopet, dessa verktyg är begränsade till materialets yta och kan inte tillhandahålla materialets interna information. Strukturell sammansättning och bindningsinformation, men materialforskare måste känna till den strukturella sammansättningen och bindningsinformationen inuti materialet, så TEM-transmissionselektronmikroskopet har högenergielektroner (100kM~1MeV) för att driva elektronstrålen in i testbit, genom Efter provet, på grund av Coulombs potentiella energiinteraktion mellan elektronerna och atomerna inuti provet, sker ingen energiförlust, vilket är allmänt känt som fenomenet "elastisk spridning". Vi kan få information om den inre mikrostrukturen och atomstrukturen från elastiska och oelastiska spridningselektroner. Elastiskt spridda och oelastiskt spridda elektroner kommer att avbildas på bildplanet genom objektivlinsen. Elektronstråleinmatningen med olika energier kommer att påverka provbitens volym, och förhållandet är proportionellt. När spänningen är hög kommer en del sekundära elektroner underifrån 0,2 μm från ytan (glimmerskiktets tjocklek). Därför är det nödvändigt att använda en lägre spänning för att observera polymermaterialet såsom nanometer, för att inte förlora informationen på den övre ytan, men var uppmärksam på urladdningseffekten på det icke-ledande provstycket.
Inverkan av provbitens yta på EDS, om själva SEM-teststycket är av metall eller har god ledningsförmåga, kan det detekteras direkt utan föregående behandling. Men om det är en icke-ledare måste den beläggas med en metallfilm med en tjocklek av 50-200Å på ytan. Metallfilmen bör vara jämnt belagd på ytan för att undvika att ytan på provbiten störs. Metallfilmen är vanligtvis guld eller Au. - Pd-legering eller platina. De vanligaste förberedelserna för provbitar inkluderar: skärning, rengöring, inbäddning, slipning, polering, erosion, pulverlackering, guldplätering, etc. Stora provbitar måste skäras till lämpliga storlekar för observation, medan små provbitar måste skäras till. inbäddad för observation. Vissa principer måste uppmärksammas vid beredningen av SEM-provbitar: positionen som ska analyseras bör avslöjas, ytans konduktivitet bör vara god, värmebeständiga, flytande eller gelliknande ämnen bör innehållas för att undvika förångning, icke-ledande ytor bör pläteras med guld, eftersom vi inte kan bestämma materialelementen. Källan, andelen av signalen som genereras av de tillbakaspridda elektronerna, analyseras kvalitativt och kvantitativt genom att analysera de egenskaper som frigörs av testbiten.
Ett annat elektronmikroskop, TEM, kan inte bara observera dislokationsstrukturen i kristallen och efter bearbetning och värmebehandling, utan också direkt observera bildandet av sekundära kristaller, kurvtagning, omkristallisation, krypning och dislokation i flerfaskristaller. Många fenomen som är nära besläktade med ämnens mekaniska egenskaper, såsom interaktionen med fällningar, elektronstrålen interagerar med testbiten, bildar ett diffraktionsmönster på bakfokalplanet efter objektivlinsen och genererar en förstorad bild på avbildningen plan. . När man använder ett elektronmikroskop fokuseras den mellanliggande spegeln ofta på fokalplanet eller avbildningsplanet bakom objektivlinsen genom att ändra strömmen i mellanspegeln, och då observeras diffraktionsmönstret respektive den förstorade bilden. De två bilder som genereras av de olika diffraktionsförhållandena för de olika delarna av teststycket som bestrålas av elektronstrålen är ljusfältsbild och mörkfältbild. Skillnaden mellan dem är att objektivlinsens öppning blockerar elektronstrålen (eller direkt elektronstråle), bara låter den direkta elektronstrålen passera genom avbildning (diffraktionselektronstråle), observera och fotografera den tredimensionella strukturen eller skivan på ytan av provbiten, särskilt lämplig för forskning av biologiska prover, men med elektronskott genom föremål, avslöjar deras inre tillstånd. TEM kan analysera egenskaper så små som 1 Å, förutsatt att provet måste skivas med en tjocklek som inte överstiger 1000 Å. Därför kan TEM inte presentera en förstorad bild av en mygga, men det kan avslöja viruset som är gömt i insektsceller.
