Hogyan működik a pásztázó elektronmikroszkóp? Mik az előnyök?
1: pásztázó elektronmikroszkóp
Mivel a transzmissziós elektronmikroszkópot TE leképezi, szükséges, hogy a minta vastagsága azon a mérettartományon belül legyen, amelyen az elektronsugár át tud hatolni. Ennek érdekében szükséges a nagy méretű minták transzmissziós elektronmikroszkópiához elfogadható szintre transzformációja különféle nehézkes minta-előkészítési módszerekkel.
A tudósok célja az lett, hogy a minta felületi anyagának tulajdonságait közvetlenül felhasználja-e a mikroszkópos képalkotáshoz.
Kemény munka után ez az ötlet valósággá vált ----- pásztázó elektronmikroszkóp (ScanningElectronicMicroscopy, SEM).
A SEM egy elektronikus optikai műszer, amely nagyon finom elektronsugarat használ a megfigyelendő minta felületének letapogatására, és összegyűjti az elektronnyaláb és a minta kölcsönhatása által generált elektronikus információ sorozatát, amelyet átalakítanak és felerősítenek. egy kép. Hasznos eszköz a háromdimenziós felületszerkezet tanulmányozására.
Működési elve a következő:
A nagyvákuumú lencsecsőben az elektronágyú által generált elektronsugarat az elektronkonvergáló lencse vékony nyalábbá fókuszálja, majd a minta felületén pontról pontra letapogatja és bombázza, hogy egy sor elektronikus információt hozzon létre (szekunder elektronok). , visszavert elektronok, átvitt elektronok, abszorpciós elektronika stb.), a különféle elektronikus jeleket a detektor veszi, az elektronikus erősítő felerősíti, majd bemenet a képcsőrács által vezérelt képcsőbe.
Amikor a fókuszált elektronsugár pásztázza a minta felületét, a minta különböző részeinek eltérő fizikai és kémiai tulajdonságai, felületi potenciálja, elemi összetétele és felületének homorú-konvex alakja miatt az elektronsugár által gerjesztett elektronikus információ eltérő, ami a képcső elektronnyalábját Az intenzitás is folyamatosan változik, végül a minta felületi szerkezetének megfelelő képet kaphatunk a kineszkóp fluoreszcens képernyőjén. A detektor által vett elektronikus jeltől függően rendre megkapható a minta visszaszórt elektronképe, szekunder elektronképe, abszorpciós elektronképe stb.
A fent leírtak szerint a pásztázó elektronmikroszkóp többnyire a következő modulokkal rendelkezik: elektronoptikai rendszermodul, nagyfeszültségű modul, vákuumrendszer-modul, mikrojel-érzékelő modul, vezérlőmodul, mikrofokozat-vezérlő modul stb.
Kettő: a pásztázó elektronmikroszkópia előnyei
1. Nagyítás
Mivel a pásztázó elektronmikroszkóp fluoreszcens képernyőjének mérete rögzített, a nagyítás változása a minta felületén lévő elektronnyaláb pásztázási amplitúdójának változtatásával valósul meg.
Ha a pásztázó tekercs áramát csökkentjük, az elektronsugár pásztázási tartománya a mintán csökken, a nagyítás pedig nő. A beállítás nagyon kényelmes, és folyamatosan 20-tól körülbelül 200-ig, 000-ig állítható.
2. Felbontás
A felbontás a SEM fő teljesítménymutatója.
A felbontást a beeső elektronsugár átmérője és a modulációs jel típusa határozza meg:
Minél kisebb az elektronsugár átmérője, annál nagyobb a felbontás.
A képalkotáshoz használt különböző fizikai jelek különböző felbontásúak.
Például az SE és a BE elektronok különböző emissziós tartományokkal rendelkeznek a minta felületén, és eltérő a felbontásuk. Általában az SE felbontása körülbelül 5-10 nm, a BE-é pedig körülbelül 50-200 nm.
3. Mélységélesség
Olyan képességekre utal, amelyekkel az objektív egyidejűleg képes fókuszálni, és a minta egyenetlen részein egyszerre képes képet készíteni.
A pásztázó elektronmikroszkóp végső lencséje kis rekeszszöget és nagy gyújtótávolságot vesz fel, így nagy mélységélesség érhető el, amely 100-500-szer nagyobb, mint egy általános optikai mikroszkópé, és 10-szer nagyobb, mint az általános optikai mikroszkópé. hogy egy transzmissziós elektronmikroszkópé.
A nagy mélységélesség, az erős háromdimenziós érzékelés és a valósághű forma a SEM kiemelkedő tulajdonságai.
A SEM minták két kategóriába sorolhatók:
Az 1. ábra egy jó vezetőképességű minta, amely általában megtartja eredeti alakját, és elektronmikroszkóppal megfigyelhető kis tisztítás nélkül vagy anélkül;
2. A nem vezetőképes mintákat vagy azokat a mintákat, amelyek vizet veszítenek, gáz távozik, zsugorodnak és deformálódnak a vákuumban, megfelelő kezelést kell végezni, mielőtt megfigyelhetők.
