Як працює скануючий електронний мікроскоп? Які переваги?
1: скануючий електронний мікроскоп
Оскільки трансмісійний електронний мікроскоп отримує зображення за допомогою TE, необхідно, щоб товщина зразка була в межах діапазону розмірів, через який може проникнути електронний промінь. З цією метою необхідно трансформувати зразки великого розміру до прийнятного рівня для трансмісійної електронної мікроскопії за допомогою різних громіздких методів підготовки зразків.
Чи може він безпосередньо використовувати властивості матеріалу поверхні зразка для мікроскопічного зображення, стало метою, яку переслідують вчені.
Після важкої роботи ця ідея стала реальністю ----- скануючий електронний мікроскоп (ScanningElectronicMicroscopy, SEM).
SEM — це електронний оптичний інструмент, який використовує дуже тонкий електронний промінь для сканування поверхні досліджуваного зразка та збирає серію електронної інформації, створеної в результаті взаємодії між електронним променем і зразком, яка перетворюється та посилюється, щоб утворити зображення. Це корисний інструмент для вивчення тривимірної структури поверхні.
Його принцип роботи:
У стовбурі високовакуумної лінзи електронний промінь, створений електронною гарматою, фокусується в тонкий промінь електронною збиральною лінзою, сканується та бомбардується точка за точкою на поверхні зразка для створення серії електронної інформації (вторинних електронів). , зворотно відбиті електрони, електрони, що пройшли, електроніка поглинання тощо), різні електронні сигнали приймаються детектором, посилюються електронним підсилювачем, а потім надходять на кінескоп, керований сіткою кінескопа.
Коли сфокусований електронний промінь сканує поверхню зразка, завдяки різним фізичним і хімічним властивостям, поверхневому потенціалу, елементному складу та увігнуто-опуклій формі поверхні різних частин зразка, електронна інформація, збуджена електронним променем, є Інтенсивність також безперервно змінюється, і нарешті на флуоресцентному екрані кінескопа можна отримати зображення, яке відповідає структурі поверхні зразка. Залежно від електронного сигналу, отриманого детектором, зображення зразка можна отримати відповідно розсіяне електронне зображення, вторинне електронне зображення, абсорбційне електронне зображення тощо.
Як описано вище, скануючий електронний мікроскоп здебільшого має такі модулі: модуль електронно-оптичної системи, модуль високої напруги, модуль вакуумної системи, модуль виявлення мікросигналу, модуль керування, модуль керування мікростоликом тощо.
Друге: переваги скануючої електронної мікроскопії
1. Збільшення
Оскільки розмір флуоресцентного екрана скануючого електронного мікроскопа фіксований, то зміна збільшення здійснюється шляхом зміни амплітуди сканування електронного пучка на поверхні зразка.
Якщо струм скануючої котушки зменшити, дальність сканування електронного пучка на зразку зменшиться, а збільшення збільшиться. Регулювання дуже зручне, і його можна безперервно регулювати від 20 разів до приблизно 200, 000 разів.
2. Розв’язання
Роздільна здатність є основним показником продуктивності SEM.
Роздільна здатність визначається діаметром падаючого електронного пучка і типом модуляційного сигналу:
Чим менший діаметр електронного променя, тим вище роздільна здатність.
Різні фізичні сигнали, що використовуються для візуалізації, мають різну роздільну здатність.
Наприклад, електрони SE і BE мають різні діапазони випромінювання на поверхні зразка, і їх роздільна здатність різна. Зазвичай роздільна здатність SE становить близько 5-10 нм, а BE – близько 50-200 нм.
3. Глибина різкості
Це стосується діапазону можливостей, за допомогою яких лінза може одночасно фокусуватись і відтворювати зображення на різних частинах зразка з нерівномірністю.
Кінцева лінза скануючого електронного мікроскопа має малий кут апертури та велику фокусну відстань, тому можна отримати велику глибину різкості, яка в 100-500 разів більша, ніж у звичайного оптичного мікроскопа, і в 10 разів більша, ніж трансмісійного електронного мікроскопа.
Велика глибина різкості, сильне тривимірне відчуття та реалістична форма є видатними особливостями SEM.
Зразки для SEM діляться на дві категорії:
1 — зразок із хорошою провідністю, який загалом може зберігати свою первісну форму та може спостерігатися в електронному мікроскопі без або з невеликим очищенням;
2. Непровідні зразки або зразки, які втрачають воду, виділяють газ, стискаються та деформуються у вакуумі, потребують належної обробки перед тим, як їх можна буде спостерігати.
