Ako funguje rastrovací elektrónový mikroskop? Aké sú výhody?
1: Rastrovací elektrónový mikroskop
Pretože transmisný elektrónový mikroskop je zobrazovaný pomocou TE, je potrebné, aby hrúbka vzorky bola v rozsahu veľkosti, ktorým môže preniknúť elektrónový lúč. Na tento účel je potrebné transformovať veľké vzorky na prijateľnú úroveň pre transmisnú elektrónovú mikroskopiu pomocou rôznych ťažkopádnych metód prípravy vzoriek.
To, či dokáže priamo využiť materiálové vlastnosti povrchového materiálu vzorky na mikroskopické zobrazovanie, sa stalo cieľom vedcov.
Po tvrdej práci sa táto myšlienka stala realitou ----- rastrovacieho elektrónového mikroskopu (ScanningElectronicMicroscopy, SEM).
SEM je elektronický optický prístroj, ktorý využíva veľmi jemný elektrónový lúč na skenovanie povrchu vzorky, ktorá sa má pozorovať, a zhromažďuje sériu elektronických informácií generovaných interakciou medzi elektrónovým lúčom a vzorkou, ktorá sa transformuje a zosilní. obrázok. Je to užitočný nástroj na štúdium trojrozmernej štruktúry povrchu.
Jeho pracovný princíp je:
Vo vysokovákuovom tubuse šošovky je elektrónový lúč generovaný elektrónovou pištoľou zaostrený do tenkého lúča elektrónovou konvergujúcou šošovkou a je skenovaný a bombardovaný bod po bode na povrchu vzorky, aby sa vytvorila séria elektronických informácií (sekundárne elektróny , spätne odrazené elektróny, prenesené elektróny, absorpčná elektronika atď.), rôzne elektronické signály sú prijímané detektorom, zosilňované elektronickým zosilňovačom a potom privádzané do obrazovky ovládanej mriežkou obrazovky.
Keď fokusovaný elektrónový lúč skenuje povrch vzorky, v dôsledku rôznych fyzikálnych a chemických vlastností, povrchového potenciálu, elementárneho zloženia a konkávno-konvexného tvaru povrchu rôznych častí vzorky je elektronická informácia excitovaná elektrónovým lúčom. rôzne, čo má za následok elektrónový lúč obrazovky Intenzita sa tiež plynule mení a nakoniec možno na fluorescenčnej obrazovke kineskopu získať obraz zodpovedajúci štruktúre povrchu vzorky. V závislosti od elektronického signálu prijatého detektorom možno získať spätne rozptýlený elektrónový obraz, sekundárny elektrónový obraz, absorpčný elektrónový obraz, atď. vzorky.
Ako je opísané vyššie, skenovací elektrónový mikroskop má väčšinou nasledujúce moduly: modul elektrónového optického systému, vysokonapäťový modul, modul vákuového systému, modul detekcie mikrosignálu, riadiaci modul, riadiaci modul mikrostupňa atď.
Po druhé: výhody rastrovacej elektrónovej mikroskopie
1. Zväčšenie
Keďže veľkosť fluorescenčnej clony rastrovacieho elektrónového mikroskopu je pevná, zmena zväčšenia sa realizuje zmenou amplitúdy skenovania elektrónového lúča na povrchu vzorky.
Ak sa zníži prúd snímacej cievky, zníži sa rozsah snímania elektrónového lúča na vzorke a zvýši sa zväčšenie. Úprava je veľmi pohodlná a možno ju plynule upravovať od 20 do približne 200000-krát.
2. Rozlíšenie
Rozlíšenie je hlavným výkonnostným indexom SEM.
Rozlíšenie je určené priemerom dopadajúceho elektrónového lúča a typom modulačného signálu:
Čím menší je priemer elektrónového lúča, tým vyššie je rozlíšenie.
Rôzne fyzické signály používané na zobrazovanie majú rôzne rozlíšenia.
Napríklad elektróny SE a BE majú rôzne emisné rozsahy na povrchu vzorky a ich rozlíšenie je rôzne. Vo všeobecnosti je rozlíšenie SE približne 5-10 nm a rozlíšenie BE približne 50-200 nm.
3. Hĺbka ostrosti
Vzťahuje sa na celý rad schopností, ktoré môže šošovka súčasne zaostriť a zobraziť rôzne časti vzorky s nerovnomernosťou.
Konečná šošovka rastrovacieho elektrónového mikroskopu má malý otvorový uhol a veľkú ohniskovú vzdialenosť, takže možno dosiahnuť veľkú hĺbku ostrosti, ktorá je 100-500-krát väčšia ako u bežného optického mikroskopu a 10-krát väčšia ako transmisný elektrónový mikroskop.
Veľká hĺbka ostrosti, silný trojrozmerný zmysel a realistický tvar sú vynikajúce vlastnosti SEM.
Vzorky pre SEM sú rozdelené do dvoch kategórií:
1 je vzorka s dobrou vodivosťou, ktorá si môže vo všeobecnosti zachovať svoj pôvodný tvar a možno ju pozorovať v elektrónovom mikroskope bez alebo s malým čistením;
2. Nevodivé vzorky alebo vzorky, ktoré strácajú vodu, unikajú plyny, zmršťujú sa a deformujú sa vo vákuu, musia byť pred pozorovaním riadne ošetrené.
