Anwendungen der Rasterelektronenmikroskopie
Das Rasterelektronenmikroskop ist ein multifunktionales Instrument mit vielen hervorragenden Eigenschaften und das am weitesten verbreitete Instrument. Es kann die folgende grundlegende Analyse durchführen:
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(1) Beobachtung und Analyse der dreidimensionalen Form;
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(2) Während die Morphologie beobachtet wird, wird die Zusammensetzungsanalyse des Mikrobereichs durchgeführt.
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① Nanomaterialien beobachten. Die sogenannten Nanomaterialien beziehen sich auf feste Materialien, die durch Druckbeaufschlagung der Partikel oder Kristallite, aus denen die Materialien bestehen, im Bereich von 0,1 bis 100 nm und die Reinhaltung der Oberfläche gewonnen werden. Nanomaterialien haben viele einzigartige physikalische und chemische Eigenschaften, die sich von kristallinen und amorphen Zuständen unterscheiden. Nanomaterialien haben breite Entwicklungsperspektiven und werden zur Schlüsselrichtung der zukünftigen Materialforschung. Ein wichtiges Merkmal der Rasterelektronenmikroskopie ist ihre hohe Auflösung, die häufig zur Beobachtung von Nanomaterialien eingesetzt wird.
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② Analysieren Sie den Materialbruch. Ein weiteres wichtiges Merkmal des Rasterelektronenmikroskops ist die große Schärfentiefe und das Bild voller Dreidimensionalität. Die Tiefenschärfe eines Rasterelektronenmikroskops ist zehnmal größer als die eines Transmissionselektronenmikroskops und hunderte Male größer als die eines optischen Mikroskops. Aufgrund der großen Schärfentiefe des Bildes hat das erhaltene gescannte elektronische Bild eine dreidimensionale Form und kann viel mehr Informationen liefern als andere Mikroskope. Diese Funktion ist für Benutzer sehr wertvoll. Die durch das Rasterelektronenmikroskop dargestellte Bruchmorphologie zeigt das Wesen des Materialbruchs aus der Perspektive einer tiefen Ebene und einer hohen Schärfentiefe. Es spielt eine unersetzliche Rolle in der Lehre, der wissenschaftlichen Forschung und der Produktion. Aspekte wie die Bestimmung der Rationalität sind ein mächtiges Werkzeug.
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③ Beobachten Sie direkt die ursprüngliche Oberfläche der großen Probe. Es können Proben mit einem Durchmesser von 100 mm, einer Höhe von 50 mm oder größeren Größen direkt beobachtet werden, ohne Einschränkungen hinsichtlich der Form der Probe, und es können auch raue Oberflächen beobachtet werden, was die Mühe der Probenvorbereitung erspart und wirklich Beobachten Sie die Proben. Den Kontrast der verschiedenen Materialkomponenten der Probe selbst (Rückreflexions-Elektronenbild).
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④ Beobachten Sie die dicke Probe. Bei der Beobachtung dicker Proben können eine hohe Auflösung und eine möglichst realistische Form erzielt werden. Die Auflösung der Rasterelektronenmikroskopie liegt zwischen der der Lichtmikroskopie und der Transmissionselektronenmikroskopie. Beim Vergleich der Beobachtung dicker Proben wird jedoch die Laminierungsmethode im Transmissionselektronenmikroskop verwendet, die Auflösung der Laminierung kann nur 10 nm erreichen und die Beobachtung ist nicht die Probe selbst. Daher wird die Rasterelektronenmikroskopie verwendet ist vorteilhafter für die Beobachtung dicker Proben und kann realere Informationen über die Probenoberfläche erhalten.
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⑤ Beobachten Sie die Details jedes Bereichs der Probe. Der Bewegungsbereich der Probe in der Probenkammer ist sehr groß. Der Arbeitsabstand anderer Mikroskope beträgt meist nur 2 bis 3 cm, sodass sich faktisch nur die Probe im zweidimensionalen Raum bewegen darf. Beim Rasterelektronenmikroskop ist es jedoch aufgrund des großen Arbeitsabstands (kann größer als 20 mm sein), der großen Tiefenschärfe (10-mal größer als beim Transmissionselektronenmikroskop) und des großen Raums der Probenkammer anders. Daher kann die Probe im dreidimensionalen Raum platziert werden. Es gibt 6 Freiheitsgrade in der Bewegung (d. h. dreidimensionale Raumtranslation, dreidimensionale Raumrotation) und der Bewegungsbereich ist groß, was großen Komfort bringt zur Beobachtung der Details jedes Bereichs der Probe mit unregelmäßiger Form.
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⑥Beobachten Sie die Probe unter einem großen Sichtfeld und geringer Vergrößerung. Das vom Rasterelektronenmikroskop beobachtete Sichtfeld der Probe ist groß. In einem Rasterelektronenmikroskop wird das Sichtfeld F, das die Probe gleichzeitig beobachten kann, durch die folgende Formel bestimmt: F=L/M
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In der Formel F – Sichtfeldbereich;
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M – die Vergrößerung beim Beobachten;
L – Die Bildschirmgröße der Bildröhre.
Wenn das Rasterelektronenmikroskop eine 30-cm-Bildröhre (12 Zoll) verwendet, kann das Sichtfeld bei 15-facher Vergrößerung 20 mm erreichen. Für einige Bereiche wie Kriminalpolizei und Archäologie sind ein großes Sichtfeld und eine geringe Vergrößerung zur Beobachtung der Topographie von Proben erforderlich.
⑦ Führen Sie eine kontinuierliche Beobachtung von hoher bis niedriger Vergrößerung durch. Der variable Vergrößerungsbereich ist sehr groß und es ist nicht erforderlich, häufig zu fokussieren. Der Vergrößerungsbereich des Rasterelektronenmikroskops ist sehr groß (von 50,000 bis 200,000 stufenlos einstellbar), und nach einmaliger Fokussierung kann es kontinuierlich von hoher bis niedriger Vergrößerung beobachtet werden. und von niedriger bis hoher Vergrößerung ohne Nachfokussierung. Die Analyse ist besonders komfortabel.
⑧ Beobachtung biologischer Proben. Der Grad der Schädigung und Kontamination der Probe durch Elektronenbestrahlung ist sehr gering. Da der Strom der zur Beobachtung verwendeten Elektronensonde im Vergleich zu anderen Elektronenmikroskopen klein ist (im Allgemeinen etwa 10 -10 ~ 10 -12A), ist die Strahlfleckgröße der Elektronensonde klein (normalerweise 5 nm bis). Die Energie der Sonde ist ebenfalls relativ gering (die Beschleunigungsspannung kann nur 2 kV betragen), und die Probe wird nicht an einem festen Punkt, sondern rasterabtastend bestrahlt Die durch Elektronenbestrahlung verursachte Schädigung und Kontamination der Probe ist sehr gering, was besonders für die Beobachtung einiger biologischer Proben wichtig ist.
⑨ Führen Sie eine dynamische Beobachtung durch. Bei einem Rasterelektronenmikroskop handelt es sich bei den Bildinformationen überwiegend um elektronische Informationen. Entsprechend dem technischen Stand der modernen Elektronikindustrie können auch elektronische Informationen, die sich mit hoher Geschwindigkeit ändern, problemlos rechtzeitig empfangen, verarbeitet und gespeichert werden, sodass einige dynamische Prozessbeobachtungen durchgeführt werden können. Wenn in der Probenkammer Zubehör wie Erhitzen, Kühlen, Biegen, Strecken und Ionenätzen installiert ist, kann der dynamische Änderungsprozess wie Phasenübergang und Bruch durch das TV-Gerät beobachtet werden. 10 Erhalten Sie verschiedene Informationen aus der Oberflächentopographie der Probe. Im Rasterelektronenmikroskop können nicht nur die einfallenden Elektronen zur Wechselwirkung mit der Probe genutzt werden, um verschiedene Informationen für die Bildgebung zu erzeugen, sondern es können auch verschiedene spezielle Anzeigemethoden für Bilder durch Signalverarbeitungsmethoden erhalten werden und es können auch Informationen von der Oberfläche erhalten werden Morphologie der Probe. Erhalten Sie verschiedene Informationen. Da das Rasterelektronenbild nicht gleichzeitig aufgezeichnet wird, wird es in fast eine Million Teile zerlegt und nacheinander aufgezeichnet, sodass das Rasterelektronenmikroskop nicht nur die Oberflächenmorphologie beobachten, sondern auch die Zusammensetzung und Elemente analysieren und durch die Elektronenkanalmuster. Für die kristallographische Analyse kann die gewählte Flächengröße zwischen 10 μm und 2 μm liegen.
Aufgrund der oben genannten Eigenschaften und Funktionen des Rasterelektronenmikroskops wird ihm von wissenschaftlichen Forschern immer mehr Aufmerksamkeit geschenkt und es wird immer häufiger eingesetzt. Rasterelektronenmikroskope werden häufig in den Bereichen Materialwissenschaft (metallische Materialien, nichtmetallische Materialien, Nanomaterialien), Metallurgie, Biologie, Medizin, Halbleitermaterialien und -geräte, geologische Erkundung, Schädlingsbekämpfung, Katastrophenerkennung (Feuer, Fehleranalyse) und kriminelle Aufklärung eingesetzt , Edelsteinidentifizierung, Produktqualitätsidentifizierung und Produktionsprozesskontrolle in der industriellen Produktion usw.
