Analyse og anvendelse av elektronmikroskop i nanomaterialer
Som navnet tilsier, er et mikroskop et instrument som brukes til å forstørre små objekter for observasjon. Gjennom et elektronoptisk system som består av tre elektromagnetiske linser, fokuseres elektronstrålen til en liten elektronstråle på omtrent flere nm for å bestråle overflaten av teststykket. Endelinsen er utstyrt med en skannerspole, som hovedsakelig brukes til å avlede elektronstrålen, slik at den kan skanne det todimensjonale rommet på teststykket, og denne skanneren er synkronisert med skanningen på katodestrålen (CRT) . Når elektronstrålen treffer Sekundære elektroner (sekundære elektroner) og reflekterte elektroner eksiteres når teststykket testes. Når disse elektronene detekteres av detektoren, sendes signalet til CRT gjennom forsterkeren. Siden strømmen på skannerspolen er synkronisert med strømmen til bilderøret, tilsvarer signalet som genereres på et hvilket som helst punkt på overflaten av teststykket med bilderøret. Derfor er teststykket Det er et analytisk instrument som kan uttrykke topografien og egenskapene til overflaten én etter én ved hjelp av synkron avbildning. Elektronmikroskop er delt inn i mange typer, og det riktige utvalget gjøres i henhold til behovene. Bildeoppløsningen eller forstørrelsen produsert av forskjellige mikroskopteknologier er også forskjellig, for eksempel: SEM skanningselektronmikroskop, TEM transmisjonselektronmikroskop, STM skanningstransmisjonselektronmikroskop, AFM atomkraftmikroskop, etc.
Materialegenskapene til teststykket er også en veldig viktig del, i utgangspunktet bestemt av tre faktorer: strukturell sammensetning og binding, for å observere den lille skalaen, og deretter utvikle elektronmikroskopet, er disse verktøyene begrenset til overflaten av materialet , og kan ikke gi den interne informasjonen til materialet. Strukturell sammensetning og bindingsinformasjon, men materialforskere må kjenne den strukturelle sammensetningen og bindingsinformasjonen inne i materialet, så TEM-transmisjonselektronmikroskopet har høyenergielektroner (100kM~1MeV) for å drive elektronstrålen inn i teststykke, gjennom Etter prøven, på grunn av Coulomb potensielle energiinteraksjon mellom elektronene og atomene inne i prøven, er det ingen tap av energi, som vanligvis er kjent som "elastisk spredning"-fenomenet. Vi kan få informasjon om den indre mikrostrukturen og atomstrukturen fra elastiske og uelastiske spredningselektroner. Elastisk spredte og uelastisk spredte elektroner vil bli avbildet på bildeplanet gjennom objektivlinsen. Elektronstråleinngangen med forskjellige energier vil påvirke volumet til prøvestykket, og forholdet er proporsjonalt. Når spenningen er høy, kommer noen sekundære elektroner fra under 0,2 μm fra overflaten (tykkelsen på glimmerplaten). Derfor er det nødvendig å bruke en lavere spenning for å observere polymermaterialet som nanometer, for ikke å miste informasjonen på den øvre overflaten, men vær oppmerksom på utladningseffekten på det ikke-ledende teststykket.
Påvirkningen av overflaten av prøvestykket på EDS, hvis selve SEM-prøvestykket er metall eller har god ledningsevne, kan det oppdages direkte uten forutgående behandling. Men hvis det er en ikke-leder, må den belegges med en metallfilm med en tykkelse på 50-200Å på overflaten. Metallfilmen bør være jevnt belagt på overflaten for å unngå å forstyrre overflaten på teststykket. Metallfilmen er vanligvis gull eller Au. - Pd-legering eller platina. De mer vanlig brukte forberedelsesoperasjonene for prøvestykker inkluderer: skjæring, rengjøring, innstøping, sliping, polering, erosjon, pulverlakkering, gullbelegg osv. Store prøvestykker må kuttes i passende størrelser for observasjon, mens små prøvestykker må skjæres til. innebygd for observasjon. Noen prinsipper må tas hensyn til ved klargjøring av SEM-prøvestykker: posisjonen som skal analyseres bør avsløres, ledningsevnen til overflaten bør være god, varmebestandige, flytende eller gellignende stoffer bør inneholdes for å unngå fordampning, ikke-ledende overflater bør belegges med gull, fordi vi ikke kan bestemme materialelementene Kilden, andelen av signalet som genereres av de tilbakespredte elektronene, analyseres kvalitativt og kvantitativt ved å analysere egenskapene som frigjøres av teststykket.
Et annet elektronmikroskop, TEM, kan ikke bare observere dislokasjonsstrukturen i krystallen og etter prosessering og varmebehandling, men også direkte observere dannelsen av sekundære krystaller, hjørner, omkrystallisering, kryp og dislokasjon i flerfasekrystaller. Mange fenomener som er nært knyttet til de mekaniske egenskapene til stoffer, slik som interaksjonen med utfellinger, elektronstrålen samhandler med teststykket, danner et diffraksjonsmønster på bakfokalplanet etter objektivlinsen, og genererer et forstørret bilde på avbildningen flyet. . Når man bruker et elektronmikroskop, fokuseres ofte mellomspeilet på fokalplanet eller bildeplanet bak objektivlinsen ved å endre strømmen til det mellomliggende speilet, og deretter observeres henholdsvis diffraksjonsmønsteret eller det forstørrede bildet. De to bildene som genereres av de forskjellige diffraksjonsforholdene til de forskjellige delene av teststykket bestrålt av elektronstrålen er et lyst feltbilde og et mørkt feltbilde. Forskjellen mellom dem er at blenderåpningen til objektivlinsen blokkerer elektronstrålen (eller direkte elektronstråle), bare lar den direkte elektronstrålen passere gjennom bildebehandling (diffraksjonselektronstråle), observer og fotografer den tredimensjonale strukturen eller skiven på overflaten av teststykket, spesielt egnet for forskning av biologiske prøver, men med elektronskudd gjennom gjenstander og avslører deres indre tilstand. TEM kan analysere egenskaper så små som 1 Å, forutsatt at prøven må skjæres i skiver med en tykkelse som ikke overstiger 1000 Å. Derfor kan ikke TEM presentere et forstørret bilde av en mygg, men det kan avsløre viruset som er skjult i insektceller.
