Αρχές και εφαρμογές της ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης (SEM)
Χαρακτηριστικά του Ηλεκτρονικού Μικροσκοπίου Σάρωσης
Σε σύγκριση με το οπτικό μικροσκόπιο και το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης, το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
(i) Είναι ικανό να παρατηρεί άμεσα τη δομή της επιφάνειας του δείγματος και το μέγεθος του δείγματος μπορεί να είναι τόσο μεγάλο όσο 120 mm x 80 mm x 50 mm.
(ii) Η διαδικασία προετοιμασίας του δείγματος είναι απλή, χωρίς να χρειάζεται να κοπεί σε λεπτές φέτες.
(iii) Το δείγμα μπορεί να μεταφραστεί και να περιστραφεί σε τρεις μοίρες χώρου στο θάλαμο δείγματος, έτσι ώστε το δείγμα να μπορεί να παρατηρηθεί από διάφορες γωνίες.
(iv) Το βάθος πεδίου είναι μεγάλο και η εικόνα είναι πλούσια σε τρισδιάστατη αίσθηση. Το βάθος πεδίου του SEM είναι εκατοντάδες φορές μεγαλύτερο από αυτό του οπτικού μικροσκοπίου και δεκάδες φορές μεγαλύτερο από αυτό του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου μετάδοσης.
(Ε) το εύρος της μεγέθυνσης της εικόνας είναι ευρύ, η ανάλυση είναι επίσης σχετικά υψηλή. Μπορεί να μεγεθύνεται από δώδεκα φορές έως εκατοντάδες χιλιάδες φορές, περιλαμβάνει βασικά από τον μεγεθυντικό φακό, οπτικό μικροσκόπιο μέχρι το εύρος μεγέθυνσης του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου μετάδοσης. Ανάλυση μεταξύ του οπτικού μικροσκοπίου και του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου μετάδοσης, έως 3 nm.
(vi) Η βλάβη και η μόλυνση του δείγματος από τη δέσμη ηλεκτρονίων είναι μικρή.
(vii) Κατά την παρατήρηση της μορφολογίας, άλλα σήματα που εκπέμπονται από το δείγμα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για μικροπεριοχική ανάλυση σύνθεσης.
Δομή και αρχή λειτουργίας του ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης
(α) Δομή 1. κάννη
Η κάννη περιλαμβάνει το ηλεκτρονικό πιστόλι, τον συμπυκνωτή καθρέφτη, τον αντικειμενικό φακό και το σύστημα σάρωσης. Ο ρόλος του είναι να παράγει μια πολύ λεπτή δέσμη ηλεκτρονίων (διάμετρος περίπου μερικών nm), και να κάνει τη δέσμη ηλεκτρονίων στη σάρωση της επιφάνειας του δείγματος, ενώ διεγείρει μια ποικιλία σημάτων.
Σύστημα συλλογής και επεξεργασίας σημάτων ηλεκτρονίων
Στον θάλαμο δείγματος, η δέσμη ηλεκτρονίων σάρωσης αλληλεπιδρά με το δείγμα για να παράγει μια ποικιλία σημάτων, συμπεριλαμβανομένων των δευτερογενών ηλεκτρονίων, των ηλεκτρονίων με οπίσθια διάχυση, των ακτίνων Χ, των απορροφημένων ηλεκτρονίων, των ηλεκτρονίων Auger και ούτω καθεξής. Στα παραπάνω σήματα, τα πιο σημαντικά είναι τα δευτερεύοντα ηλεκτρόνια, τα οποία είναι τα εξωτερικά ηλεκτρόνια στα άτομα του δείγματος που διεγείρονται από τα προσπίπτοντα ηλεκτρόνια, που δημιουργούνται στην περιοχή από λίγα nm έως δεκάδες nm κάτω από την επιφάνεια του δείγματος, και η παραγωγή του ποσοστό εξαρτάται κυρίως από τη μορφολογία και τη σύνθεση του δείγματος. Η εικόνα ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης αναφέρεται συνήθως ως δευτερεύουσα ηλεκτρονική εικόνα, η οποία είναι το πιο χρήσιμο σήμα ηλεκτρονίων για τη μελέτη της επιφανειακής μορφολογίας του δείγματος. Ανίχνευση δευτερογενούς ανιχνευτή ηλεκτρονίων (Σχήμα 15 (2) του ανιχνευτή είναι ένας σπινθηριστής, όταν τα ηλεκτρόνια χτυπούν τον σπινθηριστή, 1 στον οποίο παράγεται το φως, αυτό το φως μεταδίδεται στον σωλήνα φωτοπολλαπλασιαστή από τον σωλήνα φωτός, το φωτεινό σήμα που μετατρέπεται σε σήμα ρεύματος και στη συνέχεια από τον προενισχυτή και την ενίσχυση βίντεο, το σήμα ρεύματος μετατρέπεται σε σήμα τάσης και τελικά αποστέλλεται στην πύλη του σωλήνα εικόνας.
