Аналіз та застосування електронного мікроскопа в наноматеріалах
Як випливає з назви, мікроскоп - це прилад, який використовується для збільшення крихітних об'єктів для спостереження. Через електронну оптичну систему, що складається з трьох електромагнітних лінз, електронний промінь фокусується в невеликий електронний промінь розміром приблизно кілька нм для опромінення поверхні тестового зразка. Кінцева лінза оснащена скануючою котушкою, яка в основному використовується для відхилення електронного променя, щоб він міг сканувати двовимірний простір на тестовому зразку, і цей сканер синхронізований зі скануванням на катодному промені (CRT) . Коли електронний промінь потрапляє, під час випробування зразка збуджуються вторинні електрони (вторинні електрони) і відбиті електрони. Коли ці електрони виявляються детектором, сигнал надсилається на ЕПТ через підсилювач. Оскільки струм на скануючій котушці синхронізований зі струмом кінескопа, сигнал, що генерується в будь-якій точці поверхні випробного зразка, відповідає кінескопу. Таким чином, тестовий зразок є аналітичним інструментом, який може виражати топографію та характеристики поверхні одну за одною за допомогою синхронного зображення. Електронні мікроскопи поділяються на багато типів, і відповідний вибір здійснюється відповідно до потреб. Роздільна здатність або збільшення зображення, отримане різними технологіями мікроскопів, також різне, наприклад: скануючий електронний мікроскоп SEM, просвічуючий електронний мікроскоп TEM, скануючий електронний мікроскоп STM, скануючий електронний мікроскоп АСМ, атомно-силовий мікроскоп тощо.
Властивості матеріалу тестового зразка також є дуже важливою частиною, яка в основному визначається трьома факторами: структурним складом і склеюванням, щоб спостерігати в малому масштабі, а потім розвивати електронний мікроскоп, ці інструменти обмежені поверхнею матеріалу. , і не може надати внутрішню інформацію матеріалу. Інформація про структурний склад і зв’язки, але вчені-матеріали повинні знати структурний склад і інформацію про зв’язки всередині матеріалу, тому просвічуючий електронний мікроскоп ТЕМ має електрони високої енергії (100кМ~1МеВ), щоб спрямовувати електронний промінь у Випробувальний зразок, через Після зразка через взаємодію кулонівської потенціальної енергії між електронами та атомами всередині зразка не відбувається втрати енергії, яка широко відома як явище «пружного розсіювання». Ми можемо отримати інформацію про внутрішню мікроструктуру та структуру атома з пружного та непружного розсіювання електронів. Через лінзу об’єктива на площині зображення будуть зображені пружно розсіяні та непружно розсіяні електрони. Вхідний пучок електронів з різною енергією впливатиме на об’єм тестового зразка, і співвідношення є пропорційним. Коли напруга висока, частина вторинних електронів виходить з поверхні нижче 0,2 мкм (товщина листа слюди). Тому для спостереження за полімерним матеріалом, таким як нанометр, необхідно використовувати нижчу напругу, щоб не втратити інформацію на верхній поверхні, але зверніть увагу на вплив розряду на непровідний тестовий зразок.
Вплив поверхні випробовуваного зразка на EDS, якщо сам зразок SEM є металевим або має хорошу провідність, його можна безпосередньо виявити без попередньої обробки. Однак, якщо він є непровідним, його потрібно покрити металевою плівкою товщиною 50-200Å на поверхні. Металева плівка повинна бути рівномірно покрита поверхнею, щоб не порушити поверхню випробного зразка. Металева плівка зазвичай золота або Au. - Pd сплав або платина. Частіше використовувані операції підготовки зразків включають: різання, очищення, вставлення, шліфування, полірування, ерозію, порошкове покриття, золоте покриття тощо. Великі зразки потрібно розрізати на відповідні розміри для спостереження, тоді як малі зразки потрібно розрізати на відповідні розміри. вбудований для спостереження. Слід звернути увагу на деякі принципи при підготовці досліджуваних зразків SEM: має бути виявлено місце для аналізу, провідність поверхні має бути хорошою, термостійкі, рідкі або гелеподібні речовини повинні міститись, щоб уникнути випаровування, непровідні поверхні повинні бути покриті золотом, тому що ми не можемо визначити елементи матеріалу. Джерело, частка сигналу, створеного зворотно розсіяними електронами, аналізується якісно та кількісно шляхом аналізу характеристик, випущених тестовим зразком.
Інший електронний мікроскоп, ТЕМ, може не тільки спостерігати дислокаційну структуру в кристалі та після обробки та термічної обробки, але також безпосередньо спостерігати за утворенням вторинних кристалів, поворотом, рекристалізацією, повзучістю та дислокацією в багатофазних кристалах. Багато явищ, які тісно пов’язані з механічними властивостями речовин, наприклад взаємодія з осадами, електронний промінь взаємодіє з тестовим зразком, утворює дифракційну картину на задній фокальній площині після лінзи об’єктива та створює збільшене зображення на зображенні. літак. . Під час роботи електронного мікроскопа проміжне дзеркало часто фокусується на фокальній площині або площині зображення позаду лінзи об’єктива шляхом зміни струму проміжного дзеркала, а потім відповідно спостерігається дифракційна картина або збільшене зображення. Два зображення, створені різними умовами дифракції різних частин випробного зразка, опромінених електронним променем, є зображенням світлого поля та зображенням темного поля. Різниця між ними полягає в тому, що апертура лінзи об’єктива блокує електронний промінь (або прямий електронний промінь), пропускає прямий електронний промінь лише через зображення (дифракційний електронний промінь), спостерігає та фотографує тривимірну структуру або зріз на поверхня досліджуваного зразка, особливо придатна для дослідження біологічних зразків, але з електронами, що пролітають через об'єкти, виявляючи їхній внутрішній стан. ПЕМ може аналізувати елементи розміром до 1 Å за умови, що зразок має бути нарізаний товщиною не більше 1000 Å. Тому ТЕМ не може показати збільшене зображення комара, але може виявити вірус, прихований у клітинах комах.
