Princípy a aplikácie rastrovacej elektrónovej mikroskopie
Vlastnosti SEM
V porovnaní s optickým mikroskopom a transmisným elektrónovým mikroskopom má rastrovací elektrónový mikroskop nasledujúce vlastnosti:
(1) Povrchovú štruktúru vzorky možno priamo pozorovať a veľkosť vzorky môže byť až 120 mm × 80 mm × 50 mm.
(2) Proces prípravy vzorky je jednoduchý a nie je potrebné ho krájať na tenké plátky.
(3) Vzorku je možné posúvať a otáčať v trojrozmernom priestore vo vzorkovej komore, takže vzorku možno pozorovať z rôznych uhlov.
(4) Hĺbka ostrosti je veľká a obraz je plný trojrozmernosti. Hĺbka poľa rastrovacieho elektrónového mikroskopu je stokrát väčšia ako hĺbka optického mikroskopu a niekoľko desiatokkrát väčšia ako hĺbka transmisného elektrónového mikroskopu.
(5) Rozsah zväčšenia obrazu je široký a rozlíšenie je relatívne vysoké. Dá sa zväčšiť desaťkrát až stotisíckrát a v podstate zahŕňa rozsah zväčšenia od lupy, optického mikroskopu až po transmisný elektrónový mikroskop. Rozlíšenie je medzi optickým mikroskopom a transmisným elektrónovým mikroskopom až do 3 nm.
(6) Poškodenie a kontaminácia vzorky elektrónovým lúčom sú relatívne malé.
(7) Pri pozorovaní morfológie možno na analýzu mikrozložiek použiť aj iné signály zo vzorky.
Štruktúra a princíp fungovania rastrovacieho elektrónového mikroskopu
1. tubus objektívu
Tubus objektívu obsahuje elektrónovú pištoľ, kondenzorovú šošovku, šošovku objektívu a skenovací systém. Jeho funkciou je generovať veľmi tenký elektrónový lúč (približne niekoľko nm v priemere) a nechať elektrónový lúč skenovať povrch vzorky a súčasne stimulovať rôzne signály.
2. Elektronický systém zberu a spracovania signálov
Vo vzorkovej komore interaguje skenovací elektrónový lúč so vzorkou a vytvára rôzne signály, vrátane sekundárnych elektrónov, spätne rozptýlených elektrónov, röntgenových lúčov, absorbovaných elektrónov, Augerových elektrónov atď. Spomedzi vyššie uvedených signálov sú najdôležitejšie sekundárne elektróny , čo sú vonkajšie elektróny v atómoch vzorky excitované dopadajúcimi elektrónmi, ktoré vznikajú v oblasti niekoľkých nm až desiatok nm pod povrchom vzorky a rýchlosť generovania závisí najmä od morfológie a zloženia vzoriek. Takzvaný rastrovací elektrónový obraz sa zvyčajne vzťahuje na sekundárny elektrónový obraz, ktorý je najužitočnejším elektronickým signálom na štúdium povrchovej morfológie vzorky. Detektor na detekciu sekundárnych elektrónov (sonda na obrázku 15(2) je scintilátor, keď elektróny dopadnú na scintilátor, 1 v ňom vygeneruje svetlo, toto svetlo sa svetlovodom prenesie do trubice fotonásobiča a svetelný signál To znamená, že je prevedený na prúdový signál a potom prostredníctvom predzosilnenia a videozosilnenia je prúdový signál prevedený na napäťový signál a nakoniec odoslaný do mriežky obrazovky.
