Prinzip und Anwendung des Rasterelektronenmikroskops
Im Vergleich zur optischen Mikroskopie und Transmissionselektronenmikroskopie weist die Rasterelektronenmikroskopie folgende Merkmale auf:
(1) Kann die Oberflächenstruktur der Probe direkt beobachten, mit Probengrößen bis zu 120 mm × 80 mm × 50 mm.
(2) Der Probenvorbereitungsprozess ist einfach und erfordert kein Schneiden in dünne Scheiben.
(3) Die Probe kann in der Probenkammer in drei Dimensionen verschoben und gedreht werden, sodass sie aus verschiedenen Winkeln beobachtet werden kann.
(4) Die Schärfentiefe ist groß und das Bild hat einen reichen dreidimensionalen Sinn. Die Schärfentiefe der Rasterelektronenmikroskopie ist mehrere hundert Mal größer als die der optischen Mikroskopie und mehrere zehn Mal größer als die der Transmissionselektronenmikroskopie.
(5) Der Vergrößerungsbereich des Bildes ist groß und die Auflösung ist auch relativ hoch. Es kann zehn- bis hunderttausendfach vergrößert werden und umfasst grundsätzlich den Vergrößerungsbereich von einer Lupe, einem optischen Mikroskop bis hin zu einem Transmissionselektronenmikroskop. Die Auflösung liegt zwischen optischer Mikroskopie und Transmissionselektronenmikroskopie und erreicht bis zu 3 nm.
(6) Die Beschädigung und Kontamination der Probe durch Elektronenstrahlen ist relativ gering.
(7) Während die Morphologie beobachtet wird, können auch andere von der Probe emittierte Signale für die Analyse der Mikrozonenzusammensetzung verwendet werden.
Der Aufbau und das Funktionsprinzip der Rasterelektronenmikroskopie
(1) Struktur 1. Spiegelrohr
Der Objektivtubus umfasst eine Elektronenkanone, einen Kondensor, ein Objektiv und ein Scansystem. Seine Funktion besteht darin, einen sehr feinen Elektronenstrahl (mit einem Durchmesser von etwa einigen Nanometern) zu erzeugen und den Elektronenstrahl über die Oberfläche der Probe streichen zu lassen und dabei verschiedene Signale anzuregen.
2. Elektronisches Signalerfassungs- und -verarbeitungssystem
In der Probenkammer interagiert der Rasterelektronenstrahl mit der Probe und erzeugt eine Vielzahl von Signalen, darunter Sekundärelektronen, Rückstreuelektronen, Röntgenstrahlen, Absorptionselektronen, Auger-Elektronen usw. Unter den oben genannten Signalen ist das wichtigste das Sekundärelektronen, also das äußere Elektron im Probenatom, das durch das einfallende Elektron angeregt wird, werden im Bereich von mehreren nm bis mehreren zehn nm unter der Probenoberfläche erzeugt, und ihre Produktionsrate hängt hauptsächlich von der Morphologie und Zusammensetzung der Probe ab. Im Allgemeinen bezieht sich das scannende elektrische Bild auf das Sekundärelektronenbild, das das nützlichste elektronische Signal zur Untersuchung der Oberflächenmorphologie von Proben ist. Die Sonde des Detektors zur Detektion von Sekundärelektronen (Abb. 15 (2)) ist ein Szintillator. Wenn das Elektron auf den Szintillator trifft, erzeugt 1 darin Licht. Dieses Licht wird vom Fotoleiter zur Photomultiplier-Röhre übertragen und das optische Signal in ein Stromsignal umgewandelt. Nach Vorverstärkung und Videoverstärkung wird das Stromsignal in ein Spannungssignal umgewandelt und schließlich an das Gitter der Bildröhre gesendet.
