Hvordan fungerer et skanningselektronmikroskop? Hva er fordelene?
1: Skanneelektronmikroskop
Siden transmisjonselektronmikroskopet er avbildet av TE, kreves det at tykkelsen på prøven må være innenfor størrelsesområdet som elektronstrålen kan trenge gjennom. For dette formål er det nødvendig å transformere store prøver til et akseptabelt nivå for transmisjonselektronmikroskopi gjennom ulike tungvinte prøveforberedelsesmetoder.
Hvorvidt det direkte kan bruke materialegenskapene til prøveoverflatematerialet til mikroskopisk avbildning, har blitt målet forfulgt av forskere.
Etter hardt arbeid har denne ideen blitt en realitet ----- skanningselektronmikroskop (ScanningElectronicMicroscopy, SEM).
SEM er et elektronisk optisk instrument som bruker en veldig fin elektronstråle for å skanne overflaten av prøven som skal observeres, og samler en serie elektronisk informasjon generert av interaksjonen mellom elektronstrålen og prøven, som transformeres og forsterkes for å danne et bilde. Det er et nyttig verktøy for å studere tredimensjonal overflatestruktur.
Arbeidsprinsippet er:
I høyvakuumlinserøret blir elektronstrålen generert av elektronkanonen fokusert til en tynn stråle av den elektronkonvergerende linsen, og skannes og bombarderes punkt for punkt på prøveoverflaten for å generere en serie elektronisk informasjon (sekundære elektroner). , tilbakereflekterte elektroner, transmitterte elektroner, absorpsjonselektronikk, etc.), mottas forskjellige elektroniske signaler av detektoren, forsterkes av den elektroniske forsterkeren, og sendes deretter til bilderøret som styres av billedrørsnettet.
Når den fokuserte elektronstrålen skanner overflaten av prøven, på grunn av de forskjellige fysiske og kjemiske egenskapene, overflatepotensialet, elementsammensetningen og den konkav-konvekse formen på overflaten til forskjellige deler av prøven, blir den elektroniske informasjonen eksitert av elektronstrålen. forskjellig, noe som resulterer i elektronstrålen til bilderøret. Intensiteten endres også kontinuerlig, og til slutt kan et bilde som tilsvarer overflatestrukturen til prøven oppnås på kineskopets fluorescerende skjerm. Avhengig av det elektroniske signalet som mottas av detektoren, kan det tilbakespredte elektronbildet, sekundærelektronbildet, absorpsjonselektronbildet osv. av prøven oppnås henholdsvis.
Som beskrevet ovenfor har et skanningselektronmikroskop stort sett følgende moduler: elektronoptisk systemmodul, høyspentmodul, vakuumsystemmodul, mikrosignaldeteksjonsmodul, kontrollmodul, mikrotrinnkontrollmodul, etc.
To: fordelene med skanningselektronmikroskopi
1. Forstørrelse
Siden størrelsen på den fluorescerende skjermen til skanningselektronmikroskopet er fast, realiseres endringen av forstørrelse ved å endre skanningsamplituden til elektronstrålen på overflaten av prøven.
Hvis strømmen til skannespolen reduseres, vil skanningsområdet til elektronstrålen på prøven reduseres og forstørrelsen økes. Justeringen er veldig praktisk, og den kan justeres kontinuerlig fra 20 ganger til omtrent 200,000 ganger.
2. Oppløsning
Oppløsning er hovedytelsesindeksen til SEM.
Oppløsningen bestemmes av diameteren til den innfallende elektronstrålen og typen modulasjonssignal:
Jo mindre elektronstrålediameteren er, jo høyere oppløsning.
Ulike fysiske signaler som brukes til bildebehandling har forskjellige oppløsninger.
For eksempel har SE- og BE-elektroner forskjellige emisjonsområder på overflaten av prøven, og deres oppløsninger er forskjellige. Vanligvis er oppløsningen til SE omtrent 5-10 nm, og oppløsningen til BE er omtrent 50-200 nm.
3. Dybdeskarphet
Det refererer til en rekke funksjoner som et objektiv samtidig kan fokusere og avbilde på ulike deler av en prøve med ujevnheter.
Den endelige linsen til skanningelektronmikroskopet har en liten blendervinkel og lang brennvidde, slik at en stor dybdeskarphet kan oppnås, som er 100-500 ganger større enn for et generelt optisk mikroskop og 10 ganger større enn det til et transmisjonselektronmikroskop.
Stor dybdeskarphet, sterk tredimensjonal sans og realistisk form er de enestående egenskapene til SEM.
Prøver for SEM er delt inn i to kategorier:
1 er en prøve med god ledningsevne, som generelt kan opprettholde sin opprinnelige form og kan observeres i et elektronmikroskop uten eller med litt rengjøring;
2. Ikke-ledende prøver, eller prøver som mister vann, avgasser, krymper og deformeres i vakuum, må behandles ordentlig før de kan observeres.
