Wie funktioniert ein Rasterelektronenmikroskop? Was sind die Vorteile?
1: Rasterelektronenmikroskop
Da das Transmissionselektronenmikroskop durch TE abgebildet wird, ist es erforderlich, dass die Dicke der Probe innerhalb des Größenbereichs liegt, den der Elektronenstrahl durchdringen kann. Zu diesem Zweck ist es notwendig, große Proben durch verschiedene umständliche Probenvorbereitungsmethoden auf ein für die Transmissionselektronenmikroskopie akzeptables Niveau zu bringen.
Ob es die Materialeigenschaften des Probenoberflächenmaterials direkt für die mikroskopische Bildgebung nutzen kann, ist zum Ziel der Wissenschaftler geworden.
Nach harter Arbeit wurde diese Idee Wirklichkeit ----- Rasterelektronenmikroskop (ScanningElectronicMicroscopy, SEM).
SEM ist ein elektronisches optisches Instrument, das einen sehr feinen Elektronenstrahl verwendet, um die Oberfläche der zu beobachtenden Probe abzutasten und eine Reihe elektronischer Informationen zu sammeln, die durch die Wechselwirkung zwischen dem Elektronenstrahl und der Probe erzeugt werden, die umgewandelt und verstärkt werden, um sie zu bilden ein Bild. Es ist ein nützliches Werkzeug zur Untersuchung der dreidimensionalen Oberflächenstruktur.
Sein Funktionsprinzip ist:
Im Hochvakuum-Linsentubus wird der von der Elektronenkanone erzeugte Elektronenstrahl durch die Elektronensammellinse zu einem dünnen Strahl fokussiert und gescannt und Punkt für Punkt auf die Probenoberfläche geschossen, um eine Reihe elektronischer Informationen (Sekundärelektronen) zu erzeugen (Rückreflektierte Elektronen, durchgelassene Elektronen, Absorptionselektronik usw.) verschiedene elektronische Signale werden vom Detektor empfangen, vom elektronischen Verstärker verstärkt und dann in die vom Bildröhrengitter gesteuerte Bildröhre eingegeben.
Wenn der fokussierte Elektronenstrahl die Oberfläche der Probe abtastet, werden aufgrund der unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften, des Oberflächenpotentials, der Elementzusammensetzung und der konkav-konvexen Form der Oberfläche verschiedener Teile der Probe die vom Elektronenstrahl angeregten elektronischen Informationen erzeugt unterschiedlich, was dazu führt, dass sich die Intensität des Elektronenstrahls der Bildröhre kontinuierlich ändert und schließlich auf dem Fluoreszenzschirm der Bildröhre ein Bild erhalten werden kann, das der Oberflächenstruktur der Probe entspricht. Abhängig von dem vom Detektor empfangenen elektronischen Signal können jeweils das Rückstreuelektronenbild, das Sekundärelektronenbild, das Absorptionselektronenbild usw. der Probe erhalten werden.
Wie oben beschrieben, verfügt ein Rasterelektronenmikroskop meist über die folgenden Module: Elektronenoptisches Systemmodul, Hochspannungsmodul, Vakuumsystemmodul, Mikrosignalerkennungsmodul, Steuermodul, Mikrotisch-Steuermodul usw.
Zweitens: die Vorteile der Rasterelektronenmikroskopie
1. Vergrößerung
Da die Größe des Fluoreszenzschirms des Rasterelektronenmikroskops fest ist, wird die Änderung der Vergrößerung durch Änderung der Abtastamplitude des Elektronenstrahls auf der Oberfläche der Probe realisiert.
Wenn der Strom der Scanspule verringert wird, verringert sich die Scanreichweite des Elektronenstrahls auf der Probe und die Vergrößerung erhöht sich. Die Einstellung ist sehr praktisch und kann stufenlos von 20-fach bis etwa 200-fach angepasst werden.
2. Auflösung
Die Auflösung ist der Hauptleistungsindex von SEM.
Die Auflösung wird durch den Durchmesser des einfallenden Elektronenstrahls und die Art des Modulationssignals bestimmt:
Je kleiner der Durchmesser des Elektronenstrahls ist, desto höher ist die Auflösung.
Verschiedene zur Bildgebung verwendete physikalische Signale haben unterschiedliche Auflösungen.
Beispielsweise haben SE- und BE-Elektronen unterschiedliche Emissionsbereiche auf der Probenoberfläche und ihre Auflösungen sind unterschiedlich. Im Allgemeinen beträgt die Auflösung von SE etwa 5-10 nm und die von BE etwa 50-200 nm.
3. Schärfentiefe
Es bezieht sich auf eine Reihe von Fähigkeiten, mit denen ein Objektiv gleichzeitig verschiedene Teile einer Probe mit Unebenheiten fokussieren und abbilden kann.
Die endgültige Linse des Rasterelektronenmikroskops verfügt über einen kleinen Öffnungswinkel und eine lange Brennweite, sodass eine große Schärfentiefe erzielt werden kann, die 100-500-mal größer als die eines allgemeinen optischen Mikroskops und zehnmal größer ist das eines Transmissionselektronenmikroskops.
Große Schärfentiefe, starker dreidimensionaler Sinn und realistische Form sind die herausragenden Merkmale von REM.
Proben für REM werden in zwei Kategorien unterteilt:
1 ist eine Probe mit guter Leitfähigkeit, die im Allgemeinen ihre ursprüngliche Form beibehalten kann und im Elektronenmikroskop ohne oder mit etwas Reinigung beobachtet werden kann;
2. Nichtleitende Proben oder Proben, die im Vakuum Wasser verlieren, ausgasen, schrumpfen und sich verformen, müssen ordnungsgemäß behandelt werden, bevor sie beobachtet werden können.
