Cum funcționează un microscop electronic cu scanare? Care sunt avantajele?
1: Microscop electronic cu scanare
Deoarece microscopul electronic de transmisie este fotografiat de TE, este necesar ca grosimea probei să fie în intervalul de dimensiuni pe care fasciculul de electroni îl poate pătrunde. În acest scop, este necesar să se transforme probe de dimensiuni mari la un nivel acceptabil pentru microscopia electronică cu transmisie prin diferite metode greoaie de preparare a probelor.
Dacă poate utiliza direct proprietățile materialului materialului de suprafață a probei pentru imagistica microscopică a devenit obiectivul urmărit de oamenii de știință.
După muncă asiduă, această idee a devenit realitate ----- microscop electronic cu scanare (ScanningElectronicMicroscopy, SEM).
SEM este un instrument optic electronic care folosește un fascicul de electroni foarte fin pentru a scana suprafața probei de observat și colectează o serie de informații electronice generate de interacțiunea dintre fasciculul de electroni și probă, care este transformată și amplificată pentru a forma o imagine. Este un instrument util pentru studierea structurii suprafeței tridimensionale.
Principiul său de funcționare este:
În cilindrul lentilei cu vid înalt, fasciculul de electroni generat de tunul de electroni este focalizat într-un fascicul subțire de către lentila convergentă a electronilor și este scanat și bombardat punct cu punct pe suprafața probei pentru a genera o serie de informații electronice (electroni secundari , electroni retroreflectați, electroni transmisi, electronice de absorbție etc.), diverse semnale electronice sunt recepționate de detector, amplificate de amplificatorul electronic și apoi introduse în tubul de imagine controlat de grila tubului de imagine.
Când fasciculul de electroni focalizat scanează suprafața probei, datorită proprietăților fizice și chimice diferite, potențialului de suprafață, compoziției elementare și formei concav-convexe a suprafeței diferitelor părți ale probei, informațiile electronice excitate de fasciculul de electroni sunt diferit, rezultând fasciculul de electroni al tubului de imagine Intensitatea se modifică și ea continuu, iar în final se poate obține o imagine corespunzătoare structurii de suprafață a probei pe ecranul fluorescent al kinescopului. În funcție de semnalul electronic primit de detector, se pot obține imaginea electronică retroîmprăștiată, imaginea electronică secundară, imaginea electronică de absorbție etc. a probei.
După cum s-a descris mai sus, un microscop electronic de scanare are în principal următoarele module: modul de sistem optic electronic, modul de înaltă tensiune, modul de sistem de vid, modul de detectare a semnalului micro, modul de control, modul de control pentru microetapă etc.
Doi: avantajele microscopiei electronice cu scanare
1. Mărire
Deoarece dimensiunea ecranului fluorescent al microscopului electronic cu scanare este fixă, modificarea măririi se realizează prin modificarea amplitudinii de scanare a fasciculului de electroni de pe suprafața probei.
Dacă curentul bobinei de scanare este redus, intervalul de scanare al fasciculului de electroni de pe eșantion va fi redus și mărirea va fi mărită. Ajustarea este foarte convenabilă și poate fi ajustată continuu de la 20 de ori la aproximativ 200,000 ori.
2. Rezoluție
Rezoluția este principalul indice de performanță al SEM.
Rezoluția este determinată de diametrul fasciculului de electroni incident și de tipul semnalului de modulație:
Cu cât diametrul fasciculului de electroni este mai mic, cu atât rezoluția este mai mare.
Semnalele fizice diferite utilizate pentru imagistica au rezoluții diferite.
De exemplu, electronii SE și BE au intervale de emisie diferite pe suprafața probei, iar rezoluțiile lor sunt diferite. În general, rezoluția lui SE este de aproximativ 5-10 nm, iar cea a lui BE este de aproximativ 50-200 nm.
3. Adâncimea câmpului
Se referă la o gamă de capacități pe care un obiectiv le poate focaliza și imagine simultan pe diferite părți ale unui eșantion cu neuniformități.
Lentila finală a microscopului electronic cu scanare adoptă un unghi de deschidere mic și o distanță focală mare, astfel încât se poate obține o adâncime mare de câmp, care este de 100-500 ori mai mare decât cea a unui microscop optic general și de 10 ori mai mare decât cel al unui microscop electronic cu transmisie.
Profunzimea mare de câmp, simțul tridimensional puternic și forma realistă sunt caracteristicile remarcabile ale SEM.
Specimenele pentru SEM sunt împărțite în două categorii:
1 este o probă cu conductivitate bună, care în general își poate menține forma inițială și poate fi observată la microscop electronic fără sau cu puțină curățare;
2. Probele neconductoare sau probele care pierd apă, eliberează gaze, se contractă și se deformează în vid, trebuie tratate corespunzător înainte de a putea fi observate.
