掃描電鏡的結(jié)構(gòu)及工作原理， 臺(tái)式掃描電鏡與傳統(tǒng)的大型掃描電子顯微鏡相比，臺(tái)式掃描電子顯微鏡具有體積小、操作簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、抽真空速度快等優(yōu)點(diǎn)。臺(tái)式掃描電子顯微鏡的分辨率可以滿足大多數(shù)材料的顯微觀察。臺(tái)式掃描電鏡填補(bǔ)了光學(xué)顯微鏡與傳統(tǒng)大型掃描電鏡之間的分辨率的空白，可廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、納米粒子、生物醫(yī)學(xué)、食品醫(yī)藥、紡織纖維、地質(zhì)科學(xué)等諸多領(lǐng)域。接下來(lái)澤攸小編將主要介紹一下掃描電鏡的結(jié)構(gòu)及工作原理。

掃描電子顯微鏡是檢測(cè)樣品表面形貌的大型儀器。當(dāng)具有一定能量的入射電子束轟擊樣品表面時(shí)，電子與元素核和外層電子發(fā)生一次或多次彈性和非彈性碰撞。一些電子被樣品表面反射，而其余電子則穿透樣品,逐漸失去動(dòng)能，在Z后停止運(yùn)動(dòng)，被樣品吸收。在這個(gè)過(guò)程中，99%以上的入射電子能量轉(zhuǎn)化為樣品熱能，剩余約1%的入射電子能量激發(fā)樣品的各種信號(hào)。如圖1所示，這些信號(hào)主要包括二次電子、背散射電子、吸收電子、透射電子、俄歇電子、電子電動(dòng)勢(shì)、陰尤發(fā)光、X射線等。掃描電子顯微鏡設(shè)備使用這些信號(hào)來(lái)獲取信息來(lái)分析樣品。

圖1入射電子束轟擊樣品產(chǎn)生的信息示意圖

從結(jié)構(gòu)上看，如圖2所示，掃描電子顯微鏡主要由七大系統(tǒng)組成，即電子光學(xué)系統(tǒng)、檢測(cè)、信號(hào)處理、顯示系統(tǒng)、圖像記錄系統(tǒng)、樣品室、真空系統(tǒng)、冷卻循環(huán)供水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)。

圖2掃描電子顯微鏡結(jié)構(gòu)圖

從圖3中可以看出，燈絲發(fā)射的熱電子在2-30KV的電壓下加速，經(jīng)兩個(gè)聚光鏡和一個(gè)物鏡聚焦后，形成具有一定能量、強(qiáng)度和強(qiáng)度的入射電子束。光斑直徑。在線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下，入射電子束按一定的時(shí)間和空間順序按光柵圖案進(jìn)行掃描。由于入射電子與樣品的相互作用，從樣品激發(fā)的二次電子被收集器收集，收集器可以收集向各個(gè)方向發(fā)射的二次電子。這些二次電子被加速射到閃爍體上，使二次電子信息轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，然后通過(guò)光管進(jìn)入光電倍增管，使光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。這個(gè)電信號(hào)經(jīng)過(guò)視頻放大器放大后輸入到顯像管的柵尤來(lái)調(diào)制熒光屏的亮度，熒光屏上就會(huì)出現(xiàn)與樣品對(duì)應(yīng)的相同圖像。當(dāng)入射電子束在樣品表面掃描時(shí)，二次電子發(fā)射量隨樣品表面的起伏（形貌）而變化。

因此，視頻放大器放大的次級(jí)電子信號(hào)是交流信號(hào)。該交流信號(hào)用于調(diào)制顯像管柵尤的電力。結(jié)果在顯像管熒光屏上呈現(xiàn)出不同明暗的畫(huà)面，反映了樣品表面起伏度（形貌）的二次電子圖像。需要特別指出的是，入射電子束在樣品表面的掃描與在熒光屏上的掃描要同步，即要使用同一個(gè)掃描發(fā)生器來(lái)控制，使任何物點(diǎn)在樣品上可以保證。顯像管熒光屏上的電子束正好對(duì)應(yīng)點(diǎn)A，即物點(diǎn)A和像點(diǎn)A在時(shí)間和空間上一一對(duì)應(yīng)。圖像點(diǎn)A通常稱(chēng)為圖像單元。顯然，一幅圖像是由許多圖像單元組成的。

掃描電子顯微鏡除了檢測(cè)二次電子圖像外，還可以檢測(cè)背散射電子、透射電子、特征X射線、陰尤發(fā)光等信號(hào)圖像。成像原理與二次電子圖像相同。

掃描電鏡觀察前，應(yīng)對(duì)樣品進(jìn)行相應(yīng)處理。掃描電鏡樣品制備的主要要求是：盡可能保留樣品的表面結(jié)構(gòu)，不變形和污染，樣品干燥，具有良好的導(dǎo)電性。

圖3掃描電子顯微鏡成像原理圖

ZEM臺(tái)式掃描電鏡

文章來(lái)源：麥迪森Madison