Aplikácie rastrovacej elektrónovej mikroskopie
Rastrovací elektrónový mikroskop je multifunkčný prístroj s mnohými vynikajúcimi vlastnosťami a je najpoužívanejším prístrojom. Môže vykonať nasledujúcu základnú analýzu:
a
(1) Pozorovanie a analýza trojrozmerného tvaru;
a
(2) Pri pozorovaní morfológie sa vykonáva analýza zloženia mikroplochy.
a
① Pozorujte nanomateriály. Takzvané nanomateriály označujú pevné materiály získané stláčaním častíc alebo kryštalitov, ktoré tvoria materiály, v rozsahu od 0.1 do 100 nm a udržiavaním čistého povrchu. Nanomateriály majú mnoho jedinečných fyzikálnych a chemických vlastností, ktoré sa líšia od kryštalických a amorfných stavov. Nanomateriály majú široké perspektívy rozvoja a stanú sa kľúčovým smerom budúceho materiálového výskumu. Dôležitou vlastnosťou skenovacej elektrónovej mikroskopie je jej vysoké rozlíšenie, ktoré sa široko používa na pozorovanie nanomateriálov.
a
② Analyzujte lom materiálu. Ďalšou dôležitou vlastnosťou rastrovacieho elektrónového mikroskopu je, že hĺbka ostrosti je veľká a obraz je plný trojrozmernosti. Hĺbka ohniska rastrovacieho elektrónového mikroskopu je 10-krát väčšia ako hĺbka transmisného elektrónového mikroskopu a stokrát väčšia ako hĺbka optického mikroskopu. Vďaka veľkej hĺbke ostrosti obrazu má získaný naskenovaný elektronický obraz trojrozmerný tvar a môže poskytnúť oveľa viac informácií ako iné mikroskopy. Táto funkcia je pre používateľov veľmi cenná. Morfológia lomu zobrazená rastrovacím elektrónovým mikroskopom predstavuje podstatu lomu materiálu z pohľadu hlbokej úrovne a vysokej hĺbky ostrosti. Má nezastupiteľnú úlohu vo výučbe, vedeckovýskumnej a výrobnej činnosti. Aspekty ako určenie racionality sú mocným nástrojom.
a
③ priamo pozorujte pôvodný povrch veľkej vzorky. Môže priamo pozorovať vzorky s priemerom 100 mm, výškou 50 mm alebo väčšími rozmermi bez akéhokoľvek obmedzenia tvaru vzorky a možno pozorovať aj drsné povrchy, čo šetrí námahu pri príprave vzoriek a môže skutočne pozorovať vzorky Kontrast rôznych materiálových zložiek samotnej vzorky (spätný odraz elektrónového obrazu).
a
④ Pozorujte hrubú vzorku. Pri pozorovaní hrubých vzoriek môže získať vysoké rozlíšenie a najrealistickejší tvar. Rozlíšenie skenovacej elektrónovej mikroskopie je medzi rozlíšením svetelnej mikroskopie a transmisnej elektrónovej mikroskopie. Avšak pri porovnávaní pozorovania hrubých vzoriek, pretože metóda laminácie sa stále používa v transmisnom elektrónovom mikroskope a rozlíšenie laminácie môže dosiahnuť iba 10 nm a pozorovanie nie je samotnou vzorkou, preto použite skenovaciu elektrónovú mikroskopiu je užitočnejšie na pozorovanie hrubých vzoriek a môže získať reálnejšie informácie o povrchu vzorky.
a
⑤ Sledujte detaily každej oblasti vzorky. Rozsah pohybu vzorky vo vzorkovej komore je veľmi veľký. Pracovná vzdialenosť iných mikroskopov je zvyčajne len 2 až 3 cm, takže v skutočnosti sa v dvojrozmernom priestore môže pohybovať iba vzorka. Ale v rastrovom elektrónovom mikroskope je to iné kvôli veľkej pracovnej vzdialenosti (môže byť väčšia ako 20 mm), veľkej hĺbke zaostrenia (10-krát väčšej ako transmisný elektrónový mikroskop) a veľkému priestoru vzorkovej komory, preto je možné vzorku umiestniť do trojrozmerného priestoru Pohyb má 6 stupňov voľnosti (t. j. trojrozmerný priestorový posun, trojrozmerné otáčanie priestoru) a pohyblivý rozsah je veľký, čo prináša veľké pohodlie na pozorovanie detailov každej oblasti vzorky nepravidelného tvaru.
a
⑥ Pozorujte vzorku pod veľkým zorným poľom a malým zväčšením. Zorné pole vzorky pozorovanej rastrovacím elektrónovým mikroskopom je veľké. V rastrovacom elektrónovom mikroskope je zorné pole F, ktoré môže súčasne pozorovať vzorku, určené nasledujúcim vzorcom: F=L/M
a
Vo vzorci F——rozsah zorného poľa;
a
M - zväčšenie pri pozorovaní;
L——Veľkosť obrazovky obrazovky.
Ak rastrovací elektrónový mikroskop používa 30 cm (12 palcov) obrazovku, pri 15-násobnom zväčšení môže jeho zorné pole dosiahnuť 20 mm. Veľké zorné pole a malé zväčšenie na pozorovanie topografie vzoriek sú potrebné v niektorých oblastiach, ako je vyšetrovanie trestných činov a archeológia.
⑦ Vykonajte nepretržité pozorovanie od veľkého zväčšenia po malé zväčšenie. Variabilný rozsah zväčšenia je veľmi široký a nie je potrebné časté zaostrovanie. Rozsah zväčšenia rastrovacieho elektrónového mikroskopu je veľmi široký (od 50,{1}} do 200,000-krát plynule nastaviteľný) a po jednom zaostrení ho možno nepretržite pozorovať od veľkého zväčšenia po nízke zväčšenie, a od malého zväčšenia po veľké zväčšenie bez preostrovania. Analýza je obzvlášť pohodlná.
⑧ Pozorovanie biologických vzoriek. Stupeň poškodenia a kontaminácie vzorky elektrónovým ožiarením je veľmi malý. V porovnaní s inými elektrónovými mikroskopmi, pretože prúd elektrónovej sondy použitej na pozorovanie je malý (vo všeobecnosti asi 10 -10 ~ 10 -12A), veľkosť bodu lúča elektrónovej sondy je malá (zvyčajne 5 nm až desiatky nanometrov) a elektrón Energia sondy je tiež relatívne malá (urýchľovacie napätie môže byť aj 2 kV) a vzorka nie je ožarovaná v pevnom bode, ale je ožarovaná rastrovým spôsobom, takže k poškodeniu a kontaminácii vzorky dochádza v dôsledku elektrónového ožiarenia Veľmi malé, čo je dôležité najmä pre pozorovanie niektorých biologických vzoriek.
⑨ Vykonajte dynamické pozorovanie. V skenovacom elektrónovom mikroskope sú zobrazovacie informácie hlavne elektronické informácie. Podľa technickej úrovne moderného elektronického priemyslu možno aj elektronické informácie, ktoré sa menia vysokou rýchlosťou, bez problémov prijímať, spracovávať a ukladať v čase, takže je možné vykonávať niektoré dynamické pozorovania procesov. Ak je vo vzorkovej komore nainštalované príslušenstvo, ako je zahrievanie, chladenie, ohýbanie, naťahovanie a iónové leptanie, proces dynamickej zmeny, ako je fázový prechod a lom, možno pozorovať prostredníctvom TV zariadenia. 10 Získajte rôzne informácie z topografie povrchu vzorky. V rastrovacom elektrónovom mikroskope môže nielen použiť dopadajúce elektróny na interakciu so vzorkou na generovanie rôznych informácií na zobrazovanie, ale tiež môže získať rôzne špeciálne zobrazovacie metódy pre obrázky prostredníctvom metód spracovania signálu a môže tiež získať informácie z povrchu. morfológia vzorky. Získajte rôzne informácie. Pretože sa rastrovací elektrónový obraz nezaznamenáva súčasne, rozkladá sa na takmer milión kusov a zaznamenáva sa postupne, takže rastrovací elektrónový mikroskop môže nielen pozorovať morfológiu povrchu, ale aj analyzovať zloženie a prvky a prostredníctvom vzor elektrónového kanála. Pre kryštalografickú analýzu môže byť veľkosť zvolenej oblasti od 10 μm do 2 μm.
Vzhľadom na vyššie uvedené vlastnosti a funkcie rastrovacieho elektrónového mikroskopu sa mu venuje čoraz väčšia pozornosť vedeckých výskumníkov a je čoraz viac využívaný. Skenovacie elektrónové mikroskopy sa široko používajú v materiálovej vede (kovové materiály, nekovové materiály, nanomateriály), metalurgii, biológii, medicíne, polovodičových materiáloch a zariadeniach, geologickom prieskume, kontrole škodcov, identifikácii katastrof (požiar, analýza porúch), kriminálnom prieskume , identifikácia drahokamov, identifikácia kvality produktu a kontrola výrobného procesu v priemyselnej výrobe a pod.
