Principes en toepassingen van scanning-elektronenmicroscopie
Kenmerken van SEM
Vergeleken met optische microscoop en transmissie-elektronenmicroscoop heeft de scanning-elektronenmicroscoop de volgende kenmerken:
(1) De oppervlaktestructuur van het monster kan direct worden waargenomen en de grootte van het monster kan oplopen tot 120 mm x 80 mm x 50 mm.
(2) Het monstervoorbereidingsproces is eenvoudig en hoeft niet in dunne plakjes te worden gesneden.
(3) Het monster kan worden verplaatst en geroteerd in een driedimensionale ruimte in de monsterkamer, zodat het monster vanuit verschillende hoeken kan worden bekeken.
(4) De scherptediepte is groot en het beeld is vol driedimensionaliteit. De scherptediepte van de scanning-elektronenmicroscoop is honderden keren groter dan die van de optische microscoop en tientallen keren groter dan die van de transmissie-elektronenmicroscoop.
(5) Het vergrotingsbereik van het beeld is breed en de resolutie is relatief hoog. Het kan tien keer tot honderdduizenden keren worden vergroot, en het omvat in feite het vergrotingsbereik van vergrootglas, optische microscoop tot transmissie-elektronenmicroscoop. De resolutie ligt tussen optische microscoop en transmissie-elektronenmicroscoop, tot 3nm.
(6) De schade en verontreiniging van het monster door de elektronenbundel is relatief klein.
(7) Bij het observeren van de morfologie kunnen ook andere signalen van het monster worden gebruikt voor analyse van microcomponenten.
De structuur en het werkingsprincipe van scanning elektronenmicroscoop
1. lenscilinder
De lenscilinder bevat een elektronenkanon, een condensorlens, een objectieflens en een scansysteem. Zijn functie is om een zeer dunne elektronenstraal te genereren (ongeveer een paar nm in diameter), de elektronenstraal het oppervlak van het monster te laten scannen en tegelijkertijd verschillende signalen te stimuleren.
2. Elektronisch systeem voor het verzamelen en verwerken van signalen
In de monsterkamer interageert de scannende elektronenstraal met het monster om verschillende signalen te genereren, waaronder secundaire elektronen, terugverstrooide elektronen, röntgenstralen, geabsorbeerde elektronen, Auger-elektronen, enz. Van de bovenstaande signalen zijn de belangrijkste de secundaire elektronen , dat zijn de buitenste elektronen in de monsteratomen die worden geëxciteerd door de invallende elektronen, die worden gegenereerd in het gebied van enkele nm tot tientallen nm onder het monsteroppervlak, en de generatiesnelheid hangt voornamelijk af van de morfologie en samenstelling van monsters. Het zogenaamde scanning-elektronenbeeld verwijst meestal naar het secundaire elektronenbeeld, wat het meest bruikbare elektronische signaal is voor het bestuderen van de oppervlaktemorfologie van het monster. De detector voor het detecteren van secundaire elektronen (de sonde in figuur 15(2) is een scintillator, wanneer de elektronen de scintillator raken, zal 1 er licht in genereren, dit licht wordt door de lichtgeleider naar de fotovermenigvuldigerbuis gestuurd en het lichtsignaal Dat wil zeggen, het wordt omgezet in een stroomsignaal en vervolgens wordt het stroomsignaal door voorversterking en videoversterking omgezet in een spanningssignaal en uiteindelijk naar het rooster van de beeldbuis gestuurd.
