A pásztázó elektronmikroszkópia alapelvei és alkalmazásai
A SEM jellemzői
Az optikai mikroszkóppal és transzmissziós elektronmikroszkóppal összehasonlítva a pásztázó elektronmikroszkóp a következő jellemzőkkel rendelkezik:
(1) A minta felületi szerkezete közvetlenül megfigyelhető, és a minta mérete akár 120 mm × 80 mm × 50 mm is lehet.
(2) A minta-előkészítési folyamat egyszerű, és nem kell vékony szeletekre vágni.
(3) A minta a mintakamrában háromdimenziós térben fordítható és forgatható, így a minta különböző szögekből megfigyelhető.
(4) A mélységélesség nagy, és a kép tele van háromdimenziós. A pásztázó elektronmikroszkóp mélységélessége több százszor nagyobb, mint az optikai mikroszkópé, és több tucatszor nagyobb, mint a transzmissziós elektronmikroszkópé.
(5) A kép nagyítási tartománya széles, a felbontás pedig viszonylag magas. Tízszerestől százezerszeresére nagyítható, és alapvetően a nagyítási tartományt tartalmazza a nagyítótól az optikai mikroszkópon át a transzmissziós elektronmikroszkópig. A felbontás az optikai mikroszkóp és a transzmissziós elektronmikroszkóp között van, 3 nm-ig.
(6) A minta elektronsugár általi károsodása és szennyeződése viszonylag kicsi.
(7) A morfológia megfigyelése mellett a mintából származó egyéb jelek is felhasználhatók mikrokomponens-analízishez.
A pásztázó elektronmikroszkóp felépítése és működési elve
1. lencsecső
A lencsecső elektronpisztolyt, kondenzátorlencsét, objektívlencsét és letapogató rendszert tartalmaz. Feladata, hogy nagyon vékony (körülbelül néhány nm átmérőjű) elektronnyalábot generáljon, és az elektronsugarat pásztázza a minta felületét, és egyidejűleg különböző jeleket stimuláljon.
2. Elektronikus jelgyűjtő és feldolgozó rendszer
A mintakamrában a pásztázó elektronsugár kölcsönhatásba lép a mintával, és különféle jeleket generál, beleértve a szekunder elektronokat, visszaszórt elektronokat, röntgensugárzást, elnyelt elektronokat, Auger elektronokat stb. A fenti jelek közül a legfontosabbak a szekunder elektronok. , amelyek a minta atomjaiban a beeső elektronok által gerjesztett külső elektronok, amelyek a minta felszíne alatt több nm-től több tíz nm-ig terjedő területen keletkeznek, és a keletkezési sebesség elsősorban a minták morfológiájától és összetételétől függ. Az úgynevezett pásztázó elektronkép általában a másodlagos elektronképet jelenti, amely a leghasznosabb elektronikus jel a minta felületi morfológiájának vizsgálatához. A szekunder elektronok detektálására szolgáló detektor (a 15(2) ábrán látható szonda egy szcintillátor, amikor az elektronok eltalálják a szcintillátort, 1 fényt generál benne, ezt a fényt a fényvezető továbbítja a fotosokszorozó csőbe, és a fényjel Vagyis áramjellé alakítják, majd előerősítéssel és videóerősítéssel az áramjelet feszültségjellé alakítják, végül a képcső rácsába juttatják.
