Analiza și aplicarea microscopului electronic în nanomateriale
După cum sugerează și numele, un microscop este un instrument folosit pentru a mări obiecte mici pentru observare. Printr-un sistem optic de electroni compus din trei lentile electromagnetice, fasciculul de electroni este focalizat într-un mic fascicul de electroni de aproximativ câțiva nm pentru a iradia suprafața piesei de testare. Lentila de capăt este echipată cu o bobină de scanare, care este utilizată în principal pentru a devia fasciculul de electroni, astfel încât să poată scana spațiul bidimensional de pe piesa de testare, iar acest scaner este sincronizat cu scanarea pe raze catodice (CRT) . Când fasciculul de electroni lovește electronii secundari (electroni secundari) și electronii reflectați sunt excitați atunci când piesa de testare este testată. Când acești electroni sunt detectați de detector, semnalul este trimis către CRT prin amplificator. Deoarece curentul de pe bobina de scanare este sincronizat cu curentul tubului de imagine, semnalul generat în orice punct de pe suprafața piesei de testare corespunde tubului de imagine. Prin urmare, piesa de testare Este un instrument analitic care poate exprima topografia și caracteristicile suprafeței unul câte unul prin intermediul imaginii sincrone. Microscoapele electronice sunt împărțite în mai multe tipuri, iar selecția corespunzătoare se face în funcție de nevoi. Rezoluția sau mărirea imaginii produse de diferite tehnologii de microscop este, de asemenea, diferită, cum ar fi: microscop electronic cu scanare SEM, microscop electronic cu transmisie TEM, microscop electronic cu transmisie cu scanare STM, microscop cu forță atomică AFM etc.
Proprietățile materialului piesei de testare sunt, de asemenea, o parte foarte importantă, determinată practic de trei factori: compoziția structurală și legarea, pentru a observa la scară mică și apoi a dezvolta microscopul electronic, aceste instrumente sunt limitate la suprafața materialului. , și nu poate furniza informațiile interne ale materialului. Compoziția structurală și informațiile de legătură, dar oamenii de știință din materiale trebuie să cunoască compoziția structurală și informațiile de legătură din interiorul materialului, astfel încât microscopul electronic cu transmisie TEM are electroni de înaltă energie (100kM~1MeV) pentru a conduce fasciculul de electroni în piesa de testare, prin După eșantion, din cauza interacțiunii de energie potențială Coulomb dintre electroni și atomii din interiorul eșantionului, nu există nicio pierdere de energie, care este cunoscută în mod obișnuit ca fenomenul de „împrăștiere elastică”. Putem obține informații despre microstructura internă și structura atomică din electroni de împrăștiere elastici și inelastici. Electronii împrăștiați elastic și împrăștiați inelastic vor fi imaginați în planul imaginii prin lentila obiectivului. Intrarea fasciculului de electroni cu energii diferite va afecta volumul piesei de testat, iar relația este proporțională. Când tensiunea este mare, unii electroni secundari vin de sub 0,2 μm de la suprafață (grosimea foii de mica). Prin urmare, este necesar să folosiți o tensiune mai mică pentru a observa materialul polimer, cum ar fi nanometrul, pentru a nu pierde informațiile de pe suprafața superioară, dar să acordați atenție efectului de descărcare asupra piesei de testare neconductoare.
Influența suprafeței piesei de testare asupra EDS, dacă piesa de testare SEM în sine este metalică sau are o conductivitate bună, aceasta poate fi detectată direct fără tratament prealabil. Totuși, dacă este un neconductor, trebuie acoperit cu o peliculă metalică cu o grosime de 50-200Å la suprafață. Filmul metalic trebuie acoperit uniform pe suprafață pentru a evita perturbarea suprafeței piesei de testare. Filmul metalic este de obicei auriu sau Au. - aliaj Pd sau platină. Cele mai frecvent utilizate operațiuni de pregătire a piesei de testare includ: tăierea, curățarea, încorporarea, șlefuirea, lustruirea, eroziunea, acoperirea cu pulbere, placarea cu aur etc. încorporat pentru observare. La pregătirea pieselor de testare SEM trebuie să se acorde atenție unor principii: poziția de analizat trebuie să fie dezvăluită, conductivitatea suprafeței trebuie să fie bună, rezistente la căldură, substanțe lichide sau asemănătoare gelului trebuie să fie conținute pentru a evita volatilizarea, suprafetele neconductoare trebuie placate cu aur, deoarece nu putem determina elementele materiale Sursa, proportia semnalului generat de electronii retrodifuzati, se analizeaza calitativ si cantitativ prin analiza caracteristicilor eliberate de piesa de testare.
Un alt microscop electronic, TEM, poate observa nu numai structura de dislocare în cristal și după procesare și tratament termic, ci și observa direct formarea cristalelor secundare, colțuri, recristalizare, fluaj și dislocare în cristale multifazice. Multe fenomene care sunt strâns legate de proprietățile mecanice ale substanțelor, cum ar fi interacțiunea cu precipitate, fasciculul de electroni interacționează cu piesa de testat, formează un model de difracție pe planul backfocal după obiectivul și generează o imagine mărită pe imagine. avion. . Când se lucrează cu un microscop electronic, oglinda intermediară este adesea focalizată pe planul focal sau pe planul de imagine din spatele lentilei obiectivului prin schimbarea curentului oglinzii intermediare și apoi se observă modelul de difracție sau respectiv imaginea mărită. Cele două imagini generate de condițiile diferite de difracție ale diferitelor părți ale piesei de testare iradiate de fasciculul de electroni sunt imaginea câmpului luminos și imaginea câmpului întunecat. Diferența dintre ele este că deschiderea lentilei obiectiv blochează fasciculul de electroni (sau fasciculul de electroni direct), lăsați doar fasciculul de electroni direct să treacă prin imagini (rascicul de electroni de difracție), observați și fotografiați structura tridimensională sau felia de pe suprafata piesei de testare, potrivita in special pentru cercetarea probelor biologice, dar cu electroni Trage prin obiecte, dezvaluind starea lor interna. TEM poate analiza caracteristici de până la 1 Å, cu condiția ca specimenul să fie tăiat cu o grosime care să nu depășească 1000 Å. Prin urmare, TEM nu poate prezenta o imagine mărită a unui țânțar, dar poate dezvălui virusul ascuns în celulele insectelor.
