Principe en toepassing van een rasterelektronenmicroscoop
Vergeleken met optische microscopie en transmissie-elektronenmicroscopie heeft scanning-elektronenmicroscopie de volgende kenmerken:
（1） In staat om de oppervlaktestructuur van het monster direct te observeren, met monstergroottes tot 120 mm × 80 mm × 50 mm.
(2) Het monstervoorbereidingsproces is eenvoudig en vereist niet dat het in dunne plakjes wordt gesneden.
(3) Het monster kan in de monsterkamer in drie dimensies worden vertaald en geroteerd, zodat het vanuit verschillende hoeken kan worden bekeken.
(4) De scherptediepte is groot en het beeld is rijk aan driedimensionale beelden. De scherptediepte van scanning-elektronenmicroscopie is enkele honderden keren groter dan die van optische microscopie en enkele tientallen keren groter dan die van transmissie-elektronenmicroscopie.
(5) Het vergrotingsbereik van de afbeelding is breed en de resolutie is ook relatief hoog. Het kan tien- tot honderdduizenden keren worden vergroot en omvat in principe het versterkingsbereik van een vergrootglas, een optische microscoop tot een transmissie-elektronenmicroscoop. De resolutie ligt tussen optische microscopie en transmissie-elektronenmicroscopie en reikt tot 3 nm.
(6) De schade en verontreiniging van het monster door elektronenstralen zijn relatief klein.
(7) Terwijl de morfologie wordt geobserveerd, kunnen andere door het monster uitgezonden signalen ook worden gebruikt voor analyse van de samenstelling van de microzone.
De structuur en het werkingsprincipe van scanning-elektronenmicroscopie
(1) Structuur 1. Spiegelbuis
De lenscilinder bevat een elektronenkanon, een condensor, een objectief en een scansysteem. Zijn functie is het genereren van een zeer fijne elektronenbundel (met een diameter van ongeveer enkele nanometers) en het laten scannen van de elektronenbundel op het oppervlak van het monster, terwijl verschillende signalen worden gestimuleerd.
2. Systeem voor elektronische signaalverzameling en -verwerking
In de monsterkamer werkt de scannende elektronenbundel samen met het monster om een verscheidenheid aan signalen te genereren, waaronder secundaire elektronen, terugverstrooid elektron, röntgenstraling, absorptie-elektron, Auger-elektron, enz. Van de bovengenoemde signalen is de belangrijkste de Secundaire elektronen, het buitenste elektron in het monsteratoom dat wordt aangeslagen door het invallende elektron, worden gegenereerd in het gebied van enkele nm tot tientallen nm onder het monsteroppervlak, en de productiesnelheid ervan hangt voornamelijk af van de morfologie en samenstelling van het monster. Over het algemeen verwijst het elektrische scanbeeld naar het secundaire elektronenbeeld, dat het nuttigste elektronische signaal is voor het bestuderen van de oppervlaktemorfologie van monsters. De sonde van de detector voor het detecteren van secundaire elektronen (Fig. 15 (2)) is een scintillator. Wanneer het elektron de scintillator raakt, genereert 1 daarin licht. Dit licht wordt door de fotogeleider naar de fotomultiplierbuis gestuurd en het optische signaal wordt omgezet in een stroomsignaal. Na voorversterking en videoversterking wordt het stroomsignaal omgezet in een spanningssignaal en uiteindelijk naar het rooster van de beeldbuis gestuurd.
