Как работи сканиращият електронен микроскоп? Какви са предимствата?
1: Сканиращ електронен микроскоп
Тъй като трансмисионният електронен микроскоп се изобразява от TE, се изисква дебелината на пробата да бъде в диапазона на размера, през който електронният лъч може да проникне. За тази цел е необходимо да се трансформират проби с големи размери до приемливо ниво за трансмисионна електронна микроскопия чрез различни тромави методи за подготовка на проби.
Дали може директно да използва материалните свойства на повърхностния материал на пробата за микроскопични изображения се превърна в цел, преследвана от учените.
След упорит труд тази идея се превърна в реалност ----- сканиращ електронен микроскоп (ScanningElectronicMicroscopy, SEM).
SEM е електронен оптичен инструмент, който използва много фин електронен лъч за сканиране на повърхността на пробата, която трябва да се наблюдава, и събира поредица от електронна информация, генерирана от взаимодействието между електронния лъч и пробата, която се трансформира и усилва, за да образува изображение. Това е полезен инструмент за изучаване на триизмерна повърхностна структура.
Принципът му на работа е:
В цевта на високовакуумната леща електронният лъч, генериран от електронния пистолет, се фокусира в тънък лъч от събирателната леща на електрони и се сканира и бомбардира точка по точка върху повърхността на пробата, за да генерира поредица от електронна информация (вторични електрони , обратно отразени електрони, предавани електрони, абсорбционна електроника и т.н.), различни електронни сигнали се получават от детектора, усилват се от електронния усилвател и след това се въвеждат в кинескопа, управляван от решетката на кинескопа.
Когато фокусираният електронен лъч сканира повърхността на пробата, поради различните физични и химични свойства, повърхностен потенциал, елементен състав и вдлъбнато-изпъкнала форма на повърхността на различни части на пробата, електронната информация, възбудена от електронния лъч, е различни, което води до електронния лъч на кинескопа. Интензитетът също се променя непрекъснато и накрая на флуоресцентния екран на кинескопа може да се получи изображение, съответстващо на повърхностната структура на пробата. В зависимост от електронния сигнал, получен от детектора, може да се получи съответно обратно разпръснато електронно изображение, вторично електронно изображение, абсорбционно електронно изображение и т.н. на пробата.
Както е описано по-горе, сканиращият електронен микроскоп има най-вече следните модули: модул за електронна оптична система, модул за високо напрежение, модул за вакуумна система, модул за откриване на микросигнали, контролен модул, модул за управление на микро етапи и др.
Второ: предимствата на сканиращата електронна микроскопия
1. Увеличение
Тъй като размерът на флуоресцентния екран на сканиращия електронен микроскоп е фиксиран, промяната на увеличението се осъществява чрез промяна на амплитудата на сканиране на електронния лъч върху повърхността на пробата.
Ако токът на сканиращата намотка се намали, обхватът на сканиране на електронния лъч върху пробата ще бъде намален и увеличението ще се увеличи. Регулирането е много удобно и може да се регулира непрекъснато от 20 пъти до около 200, 000 пъти.
2. Резолюция
Разделителната способност е основният показател за ефективност на SEM.
Разделителната способност се определя от диаметъра на падащия електронен лъч и вида на модулационния сигнал:
Колкото по-малък е диаметърът на електронния лъч, толкова по-висока е разделителната способност.
Различните физически сигнали, използвани за изображения, имат различни разделителни способности.
Например SE и BE електроните имат различни емисионни обхвати на повърхността на пробата и техните разделителни способности са различни. Обикновено разделителната способност на SE е около 5-10 nm, а тази на BE е около 50-200 nm.
3. Дълбочина на полето
Отнася се за набор от възможности, които обективът може едновременно да фокусира и изобразява върху различни части от проба с неравности.
Крайната леща на сканиращия електронен микроскоп приема малък ъгъл на апертура и голямо фокусно разстояние, така че може да се получи голяма дълбочина на рязкост, която е 100-500 пъти по-голяма от тази на обикновен оптичен микроскоп и 10 пъти по-голяма от този на трансмисионен електронен микроскоп.
Голяма дълбочина на рязкост, силно триизмерно усещане и реалистична форма са изключителните характеристики на SEM.
Образците за SEM са разделени на две категории:
1 е проба с добра проводимост, която като цяло може да запази първоначалната си форма и може да се наблюдава в електронен микроскоп без или с малко почистване;
2. Непроводимите проби или пробите, които губят вода, отделят газ, свиват се и се деформират във вакуум, трябва да бъдат правилно обработени, преди да могат да бъдат наблюдавани.
