Princíp a štruktúra rastrovacieho elektrónového mikroskopu
Rastrovací elektrónový mikroskop, celým názvom rastrovací elektrónový mikroskop, anglicky je rastrovací elektrónový mikroskop (SEM), je elektronický optický prístroj slúžiaci na pozorovanie povrchovej štruktúry predmetov.
1. Princíp rastrovacieho elektrónového mikroskopu
Výroba rastrovacích elektrónových mikroskopov je založená na interakcii elektrónov s hmotou. Keď lúč vysokoenergetických ľudských elektrónov bombarduje povrch materiálu, excitačná oblasť produkuje sekundárne elektróny, Augerove elektróny, charakteristické röntgenové lúče a kontinuálne röntgenové lúče, spätne rozptýlené elektróny, prenosové elektróny a elektromagnetické žiarenie vo viditeľnom, ultrafialovom a infračervené oblasti. . Súčasne môžu byť generované aj páry elektrón-diera, vibrácie mriežky (fonóny) a oscilácie elektrónov (plazmóny). Napríklad zber sekundárnych elektrónov a spätne rozptýlených elektrónov môže získať informácie o mikroskopickej morfológii materiálu; zberom röntgenových lúčov možno získať informácie o chemickom zložení materiálu. Rastrovacie elektrónové mikroskopy pracujú tak, že skenujú vzorku extrémne jemným elektrónovým lúčom, čím vzrušujú sekundárne elektróny na povrchu vzorky. Elektróny prvého rádu sú zhromaždené detektorom, prevedené na optické signály tam scintilátorom a potom prevedené na elektrické signály pomocou fotonásobičov a zosilňovačov, ktoré riadia intenzitu elektrónového lúča na fosforovej obrazovke a zobrazujú naskenovaný obraz. v synchronizácii s elektrónovým lúčom. Obrázky sú trojrozmerné obrázky, ktoré odrážajú štruktúru povrchu vzorky.
2. Štruktúra rastrovacieho elektrónového mikroskopu
(1) Tubus objektívu
Tubus objektívu obsahuje elektrónovú pištoľ, kondenzorovú šošovku, šošovku objektívu a skenovací systém. Jeho úlohou je generovať extrémne jemný elektrónový lúč (približne niekoľko nanometrov v priemere), ktorý skenuje povrch vzorky a zároveň budí rôzne signály.
(2) Systém elektronického získavania a spracovania signálu
Vo vzorkovej komore interaguje skenovací elektrónový lúč so vzorkou a vytvára rôzne signály, vrátane sekundárnych elektrónov, spätne rozptýlených elektrónov, röntgenových lúčov, absorbovaných elektrónov, ruských (Augerových) elektrónov a ďalších. Spomedzi vyššie uvedených signálov sú najdôležitejšie sekundárne elektróny, čo sú vonkajšie elektróny excitované dopadajúcimi elektrónmi v atómoch vzorky a vznikajú v oblasti niekoľkých nanometrov až desiatok nanometrov pod povrchom vzorky. Rýchlosť generovania je určená hlavne morfológiou a zložením vzorky. Obraz rastrovacieho elektrónového mikroskopu sa zvyčajne vzťahuje na obraz sekundárneho elektrónu, ktorý je najužitočnejším elektronickým signálom na štúdium topografie povrchu vzorky. Sonda detektora, ktorá deteguje sekundárne elektróny, je scintilátor. Keď elektróny dopadnú na scintilátor, v scintilátore sa vytvorí svetlo. Toto svetlo je prenášané cez svetlovod do fotonásobiča, ktorý premieňa svetelný signál na prúdový signál, ktorý potom prechádza cez predzosilnenie a videozosilnenie premieňa prúdový signál na napäťový signál, ktorý je nakoniec odoslaný do siete obrazová trubica.
(3) Elektronický systém zobrazenia a záznamu signálu
Obrazy zo skenovacieho elektrónového mikroskopu sa zobrazujú na katódovej trubici (obrazovej trubici) a zaznamenávajú sa kamerou. Existujú dva druhy obrazoviek, jedna sa používa na pozorovanie a má nižšie rozlíšenie a je to dlhá dosvitová trubica; druhý sa používa na fotografický záznam a má vyššie rozlíšenie a je to krátka dosvitová trubica.
(4) Vákuový systém a systém napájania
Vákuový systém rastrovacieho elektrónového mikroskopu pozostáva z mechanickej pumpy a olejovej difúznej pumpy. Napájací systém poskytuje špecifický výkon požadovaný každým komponentom.
3. Účel rastrovacieho elektrónového mikroskopu
Najzákladnejšou funkciou rastrovacích elektrónových mikroskopov je pozorovanie povrchov rôznych pevných vzoriek vo vysokom rozlíšení. Snímky s veľkou hĺbkou poľa sú znakom pozorovaní rastrovacím elektrónovým mikroskopom, ako sú: biológia, botanika, geológia, metalurgia atď. Pozorovania môžu byť povrchy vzoriek, povrchy rezov alebo prierezy. Hutníci sú radi, že priamo vidia nepoškvrnené alebo opotrebované povrchy. Ľahko študujte oxidové povrchy, rast kryštálov alebo korózne defekty. Jednak dokáže priamejšie skúmať jemnú štruktúru papiera, textílií, prírodného či spracovaného dreva a biológovia ho môžu využiť na štúdium štruktúry malých krehkých vzoriek. Napríklad: peľové častice, rozsievky a hmyz. Na druhej strane môže vytvárať trojrozmerné obrázky zodpovedajúce povrchu vzorky. Rastrovacia elektrónová mikroskopia má široké uplatnenie pri štúdiu pevných materiálov a je porovnateľná s inými prístrojmi. Pre kompletnú charakterizáciu pevných materiálov, skenovacia elektrónová mikroskopia.
