Hoe verschillen de beeldvormingsprincipes van scanning-elektronenmicroscopie en transmissie-elektronenmicroscopie?
Rasterelektronenmicroscopie omvat voornamelijk secundaire elektronenbeeldvorming na bestraling met een elektronenbundel op het monster, terwijl het heldere veldbeeld van transmissie-elektronenmicroscopie transmissie-elektronenbeeldvorming is.
Elektronenmicroscoop, afgekort als elektronenmicroscoop, is na ruim vijftig jaar ontwikkeling een onmisbaar en belangrijk hulpmiddel geworden in de moderne wetenschap en technologie.
De elektronenmicroscoop bestaat uit drie delen: een spiegelbuis, een vacuümapparaat en een stroomkast.
De lenscilinder bestaat voornamelijk uit elektronische bronnen, elektronische lenzen, monsterrekken, fluorescerende schermen en detectoren, die meestal van boven naar beneden in een kolom zijn gemonteerd.
Elektronische lenzen worden gebruikt om elektronen te focusseren en zijn het belangrijkste onderdeel in de buis van een elektronenmicroscoop. Over het algemeen worden magnetische lenzen gebruikt, en soms worden ook elektrostatische lenzen gebruikt. Het maakt gebruik van een ruimtelijk elektrisch of magnetisch veld dat symmetrisch is met de as van de spiegelbuis om het elektronentraject naar de as te buigen, waardoor een focus wordt gevormd. De functie ervan is dezelfde als die van een optische lens (bolle lens) in een optische microscoop om de lichtbundel te focusseren, daarom wordt deze lens een elektronenlens genoemd. De focus van een optische lens ligt vast, terwijl de focus van een elektronenlens kan worden aangepast. Een elektronenmicroscoop heeft dus geen beweegbaar lenzensysteem zoals een optische microscoop. De meeste moderne elektronenmicroscopen maken gebruik van elektromagnetische lenzen, die elektronen focusseren door een sterk magnetisch veld dat wordt gegenereerd door een stabiele gelijkstroom-excitatiestroom die door een spoel met poolschoenen gaat. De elektronenbron bestaat uit een kathode die vrije elektronen vrijgeeft, een poort en een anode die elektronen in een cirkelvormig patroon versnelt. Het spanningsverschil tussen de kathode en anode moet zeer hoog zijn, doorgaans tussen duizenden volt en 3 miljoen volt. Het kan elektronenbundels uitzenden en vormen met uniforme snelheid, dus de stabiliteit van de versnellingsspanning moet niet minder dan een duizendste zijn.
Het monster kan stabiel op het monsterrek worden geplaatst en er zijn vaak apparaten waarmee het monster kan worden gewisseld (zoals verplaatsen, roteren, verwarmen, afkoelen, uitrekken, enz.).
Waarom een fluorescerend scherm gebruiken? Omdat de elektronenbundel niet met het blote oog kan worden gezien, is het noodzakelijk een fluorescerend scherm te gebruiken om de elektronenbundel in een zichtbare lichtbron te veranderen, zodat een beeld ontstaat dat wel met de ogen kan worden gezien.
Detectoren worden gebruikt om elektronische signalen of secundaire signalen te verzamelen.
De elektronenbundel van een scanning-elektronenmicroscoop gaat niet door het monster, focust de elektronenbundel alleen zo veel mogelijk op een klein gebied van het monster, en scant vervolgens het monster rij voor rij. De invallende elektronen zorgen ervoor dat het monsteroppervlak wordt geëxciteerd met secundaire elektronen. De microscoop observeert de elektronen die vanuit elk punt worden verspreid. Het naast het monster geplaatste scintillatiekristal ontvangt deze secundaire elektronen en moduleert de elektronenbundelintensiteit van de beeldbuis na versterking, waardoor de helderheid van het fluorescentiescherm van de beeldbuis verandert. Het beeld is een driedimensionaal beeld dat de oppervlaktestructuur van het preparaat weerspiegelt. De afbuigspoel van de beeldbuis wordt gesynchroniseerd met de elektronenbundel op het te scannen monsteroppervlak, zodat het fluorescentiescherm van de beeldbuis het morfologiebeeld van het monsteroppervlak weergeeft, wat vergelijkbaar is met het werkingsprincipe van industriële televisie. Omdat elektronen in zo'n microscoop niet door het monster heen hoeven te gaan, hoeft de spanning waarbij elektronen versnellen niet erg hoog te zijn.
De resolutie van een rasterelektronenmicroscoop hangt voornamelijk af van de diameter van de elektronenbundel op het oppervlak van het monster. De vergroting is de verhouding tussen de scanamplitude op de beeldbuis en de scanamplitude op het monster, die continu kan veranderen van tientallen keren tot honderdduizenden keren. Voor rasterelektronenmicroscopie zijn geen zeer dunne monsters nodig; Afbeeldingen hebben een sterk gevoel van stereoscopie; Het kan de samenstelling van stoffen analyseren met behulp van informatie zoals secundaire elektronen, geabsorbeerde elektronen en röntgenstralen die worden gegenereerd door de interactie tussen elektronenbundels en stoffen.
De productie van scanning-elektronenmicroscopie is gebaseerd op de interactie tussen elektronen en materie. Wanneer een menselijke elektronenbundel met hoge energie het oppervlak van een stof bombardeert, zal het aangeslagen gebied secundaire elektronen, Auger-elektronen, karakteristieke en continue röntgenstraling, terugverstrooide elektronen, doorgelaten elektronen en elektromagnetische straling in het zichtbare, ultraviolette en ultraviolette gebied genereren. infrarode gebieden. Tegelijkertijd kunnen ook elektronengatparen, roostertrillingen (fononen) en elektronenoscillaties (plasma) worden gegenereerd.
