Hoe werkt een scanning elektronenmicroscoop? Wat zijn de voordelen?
1: scannende elektronenmicroscoop
Aangezien de transmissie-elektronenmicroscoop wordt afgebeeld door TE, is het vereist dat de dikte van het monster binnen het groottebereik moet liggen dat de elektronenbundel kan doordringen. Hiertoe is het noodzakelijk om grote monsters te transformeren tot een acceptabel niveau voor transmissie-elektronenmicroscopie door middel van verschillende omslachtige monstervoorbereidingsmethoden.
Of het de materiaaleigenschappen van het monsteroppervlakmateriaal direct kan gebruiken voor microscopische beeldvorming, is het doel geworden dat door wetenschappers wordt nagestreefd.
Na hard werken is dit idee werkelijkheid geworden ----- scanning elektronenmicroscoop (ScanningElectronicMicroscopie, SEM).
SEM is een elektronisch optisch instrument dat een zeer fijne elektronenstraal gebruikt om het oppervlak van het te observeren monster te scannen en een reeks elektronische informatie verzamelt die wordt gegenereerd door de interactie tussen de elektronenstraal en het monster, die wordt getransformeerd en versterkt om vormen te vormen een afbeelding. Het is een handig hulpmiddel voor het bestuderen van de driedimensionale oppervlaktestructuur.
Het werkingsprincipe is:
In de hoogvacuüm lenscilinder wordt de door het elektronenkanon gegenereerde elektronenstraal gefocusseerd tot een dunne straal door de elektronenconvergerende lens, en wordt gescand en punt voor punt gebombardeerd op het monsteroppervlak om een reeks elektronische informatie te genereren (secundaire elektronen , teruggekaatste elektronen, uitgezonden elektronen, absorptie-elektronica, enz.), worden verschillende elektronische signalen ontvangen door de detector, versterkt door de elektronische versterker en vervolgens ingevoerd in de beeldbuis die wordt bestuurd door het beeldbuisraster.
Wanneer de gefocusseerde elektronenstraal het oppervlak van het monster scant, vanwege de verschillende fysische en chemische eigenschappen, oppervlaktepotentiaal, elementaire samenstelling en concaaf-convexe vorm van het oppervlak van verschillende delen van het monster, wordt de elektronische informatie opgewekt door de elektronenstraal verschillend, wat resulteert in de elektronenbundel van de beeldbuis. De intensiteit verandert ook continu, en uiteindelijk kan op het fluorescerende scherm van de kinescoop een beeld worden verkregen dat overeenkomt met de oppervlaktestructuur van het monster. Afhankelijk van het door de detector ontvangen elektronische signaal, kunnen respectievelijk het terugverstrooide elektronenbeeld, het secundaire elektronenbeeld, het absorptie-elektronenbeeld enz. van het monster worden verkregen.
Zoals hierboven beschreven, heeft een scanning-elektronenmicroscoop meestal de volgende modules: elektronenoptische systeemmodule, hoogspanningsmodule, vacuümsysteemmodule, microsignaaldetectiemodule, besturingsmodule, microtrapbesturingsmodule, enz.
Twee: de voordelen van scanning-elektronenmicroscopie
1. Vergroting
Aangezien de grootte van het fluorescerende scherm van de scanning-elektronenmicroscoop vast is, wordt de verandering van de vergroting gerealiseerd door de scanamplitude van de elektronenbundel op het oppervlak van het monster te veranderen.
Als de stroom van de scanspoel wordt verminderd, wordt het scanbereik van de elektronenbundel op het monster kleiner en neemt de vergroting toe. De aanpassing is erg handig en kan continu worden aangepast van 20 keer tot ongeveer 200,000 keer.
2. Resolutie
Resolutie is de belangrijkste prestatie-index van SEM.
De resolutie wordt bepaald door de diameter van de invallende elektronenbundel en het type modulatiesignaal:
Hoe kleiner de diameter van de elektronenbundel, hoe hoger de resolutie.
Verschillende fysieke signalen die voor beeldvorming worden gebruikt, hebben verschillende resoluties.
SE- en BE-elektronen hebben bijvoorbeeld verschillende emissiebereiken op het oppervlak van het monster en hun resoluties zijn verschillend. Over het algemeen is de resolutie van SE ongeveer 5-10 nm en die van BE ongeveer 50-200 nm.
3. Scherptediepte
Het verwijst naar een reeks mogelijkheden die een lens tegelijkertijd kan scherpstellen en afbeelden op verschillende delen van een monster met oneffenheden.
De uiteindelijke lens van de rasterelektronenmicroscoop neemt een kleine openingshoek en een lange brandpuntsafstand aan, zodat een grote scherptediepte kan worden verkregen, die 100-500 keer groter is dan die van een algemene optische microscoop en 10 keer groter dan die van een transmissie-elektronenmicroscoop.
Grote scherptediepte, sterk driedimensionaal gevoel en realistische vorm zijn de opvallende kenmerken van SEM.
Specimens voor SEM zijn onderverdeeld in twee categorieën:
1 is een monster met goede geleidbaarheid, dat over het algemeen zijn oorspronkelijke vorm kan behouden en zonder of met een beetje reiniging in een elektronenmicroscoop kan worden waargenomen;
2. Niet-geleidende monsters, of monsters die water verliezen, ontgassen, krimpen en vervormen in vacuüm, moeten goed worden behandeld voordat ze kunnen worden geobserveerd.
