Unterschied zwischen Elektronenmikroskop und metallurgischem Mikroskop
Das weltweit erste Elektronenmikroskop wurde 1931 in Berlin von M. Knoil und E. Rusk gebaut, indem sie ein abnehmbares Hochgeschwindigkeits-Schattenrohroszilloskop mit drei Linsen an ein Transmissionselektronenmikroskop mit Kaltkathodenelektronenquelle anpassten, und 1934 erhöhten M. Knoil und E. Rusk die Auflösung auf 500 Å. Das Rasterelektronenmikroskop (REM), abgekürzt SEM, ist ein komplexes System, das elektronenoptische Techniken, Vakuumtechniken und feine mechanische Strukturen verdichtet.
Das Rasterelektronenmikroskop (Scanning ElectronMicroscope, SEM) ist ein komplexes System, das Elektronenoptiktechnologie, Vakuumtechnologie, feinmechanische Struktur und moderne Computersteuerungstechnologie vereint. SEM ist ein beschleunigter Hochspannungseffekt einer Elektronenkanone, bei dem die von einer mehrstufigen elektromagnetischen Linse emittierten Elektronen zu einem kleinen Elektronenstrahl gebündelt werden. Durch das Scannen der Probenoberfläche werden verschiedene Informationen erzeugt, und durch Empfangen dieser Informationen, Verstärken und Anzeigen von Bildern wird die Probenoberfläche analysiert. Die Wechselwirkung der einfallenden Elektronen mit der Probe erzeugt die in Abbildung 1 gezeigten Arten von Informationen. Die zweidimensionale Intensitätsverteilung dieser Informationen variiert mit den Eigenschaften der Probenoberfläche (diese Eigenschaften sind Oberflächenmorphologie, Zusammensetzung, Kristallorientierung, elektromagnetische Eigenschaften usw.). Eine Vielzahl von Detektoren sammelt die Informationen der Reihe nach, wandelt das Verhältnis der Informationen in ein Videosignal um und überträgt sie dann an die Bildröhre, wobei gleichzeitig das Scannen und die Helligkeit moduliert werden. So erhält man eine Reaktion auf die Scan-Karte der Probenoberfläche. Wird das vom Detektor empfangene Signal digitalisiert und in ein digitales Signal umgewandelt, kann es von einem Computer weiterverarbeitet und gespeichert werden. Rasterelektronenmikroskope sind hauptsächlich für die Betrachtung dicker Blockproben mit großen Höhenunterschieden und groben Unebenheiten konzipiert und daher darauf ausgelegt, den Tiefenschärfeeffekt hervorzuheben. Sie werden im Allgemeinen zur Analyse von Brüchen sowie natürlichen Oberflächen verwendet, die nicht künstlich bearbeitet wurden.
Elektronenmikroskop und metallurgisches Mikroskop
Erstens ist die Lichtquelle unterschiedlich: Das metallurgische Mikroskop verwendet sichtbares Licht als Lichtquelle, das Rasterelektronenmikroskop hingegen verwendet einen Elektronenstrahl als Lichtquelle für die Bildgebung.
Zweitens ist das Prinzip unterschiedlich: Beim metallurgischen Mikroskop wird das Prinzip der geometrischen Optik zur Bildgebung verwendet, beim Rasterelektronenmikroskop wird die Probenoberfläche mit einem Hochenergie-Elektronenstrahl beschossen, wodurch eine Vielzahl physikalischer Signale auf der Oberfläche der Probe angeregt wird und die physikalischen Signale dann mithilfe unterschiedlicher Signaldetektoren in Bildinformationen umgewandelt werden.
Drittens ist die Auflösung unterschiedlich: Aufgrund der Interferenz und Beugung des Lichts kann die Auflösung bei metallurgischen Mikroskopen auf einen Bereich zwischen 0 und 2-0,5 µm begrenzt werden. Da Rasterelektronenmikroskope Elektronenstrahlen als Lichtquelle verwenden, kann die Auflösung zwischen 1-3 µm liegen. Die Gewebeuntersuchung mit einem metallurgischen Mikroskop gehört also zur Analyse auf Mikrometerebene, während die Gewebeuntersuchung mit einem Rasterelektronenmikroskop zur Analyse auf Nanometerebene gehört.
Viertens ist die Schärfentiefe unterschiedlich: Die Schärfentiefe eines metallurgischen Mikroskops liegt im Allgemeinen zwischen 2-3 um, daher werden sehr hohe Anforderungen an die Oberflächenglätte der Probe gestellt, sodass der Probenentnahmeprozess relativ komplex ist. Während das Rasterelektronenmikroskop eine große Schärfentiefe und ein großes Sichtfeld hat, ist die Abbildung dreidimensionaler Natur und ermöglicht die direkte Beobachtung der unebenen Oberflächenmikrostruktur einer Vielzahl von Proben.
