Analiza i primjena elektronskog mikroskopa u nanomaterijalima
Kao što naziv implicira, mikroskop je instrument koji se koristi za povećanje sitnih objekata radi posmatranja. Kroz elektronski optički sistem sastavljen od tri elektromagnetna sočiva, elektronski snop se fokusira u mali elektronski snop od oko nekoliko nm da bi ozračio površinu ispitnog komada. Krajnje sočivo je opremljeno zavojnicom za skeniranje, koja se uglavnom koristi za skretanje snopa elektrona, tako da može skenirati dvodimenzionalni prostor na ispitnom komadu, a ovaj skener je sinkroniziran sa skeniranjem na katodnoj zraki (CRT) . Kada snop elektrona pogodi sekundarne elektrone (sekundarne elektrone) i reflektirani elektroni se pobuđuju kada se ispitni komad testira. Kada detektor detektuje ove elektrone, signal se šalje na CRT kroz pojačalo. Budući da je struja na zavojnici za skeniranje sinkronizirana sa strujom slikovne cijevi, signal koji se generira u bilo kojoj tački na površini ispitnog komada odgovara cijevnoj cijevi. Stoga je ispitni komad analitički instrument koji može izraziti topografiju i karakteristike površine jednu po jednu pomoću sinhronog snimanja. Elektronski mikroskopi se dijele na više tipova, a prema potrebama se vrši odgovarajući odabir. Rezolucija ili uvećanje slike proizvedeno različitim tehnologijama mikroskopa je također različito, kao što su: SEM skenirajući elektronski mikroskop, TEM transmisioni elektronski mikroskop, STM skenirajući transmisioni elektronski mikroskop, AFM mikroskop atomske sile, itd.
Svojstva materijala ispitnog komada su također vrlo važan dio, u osnovi određen trima faktorima: strukturnim sastavom i vezivanjem, kako bi se promatrala mala skala, a zatim razvio elektronski mikroskop, ovi alati su ograničeni na površinu materijala , i ne može pružiti interne informacije o materijalu. Strukturni sastav i informacije o vezivanju, ali naučnici o materijalima moraju znati strukturni sastav i informacije o vezivanju unutar materijala, tako da TEM transmisioni elektronski mikroskop ima elektrone visoke energije (100kM~1MeV) za pokretanje snopa elektrona u test komad, kroz Nakon uzorka, zbog interakcije Kulonove potencijalne energije između elektrona i atoma unutar uzorka, nema gubitka energije, što je uobičajeno poznato kao fenomen "elastičnog raspršenja". Informacije o unutrašnjoj mikrostrukturi i strukturi atoma možemo dobiti od elastičnih i neelastičnih raspršenih elektrona. Elastično raspršeni i neelastično raspršeni elektroni biće snimljeni na ravni slike kroz sočivo objektiva. Ulaz elektronskog snopa sa različitim energijama će uticati na zapreminu ispitnog komada, a odnos je proporcionalan. Kada je napon visok, neki sekundarni elektroni dolaze ispod 0,2 μm od površine (debljina lista liskuna). Stoga je potrebno koristiti niži napon za promatranje polimernog materijala kao što je nanometar, kako se ne bi izgubile informacije na gornjoj površini, ali obratite pažnju na učinak pražnjenja na neprovodnom ispitnom komadu.
Uticaj površine ispitnog komada na EDS, ako je sam SEM ispitni komad metal ili ima dobru provodljivost, može se direktno detektovati bez prethodne obrade. Međutim, ako je neprovodnik, mora biti obložen metalnim filmom debljine 50-200Å na površini. Metalni film treba biti ravnomjerno premazan na površini kako bi se izbjeglo ometanje površine ispitnog komada. Metalna folija je obično zlatna ili Au. - Pd legura ili platina. Operacije pripreme ispitnih komada koje se najčešće koriste uključuju: rezanje, čišćenje, ugradnju, brušenje, poliranje, eroziju, premazivanje prahom, pozlaćivanje, itd. Velike ispitne komade treba izrezati na odgovarajuće veličine za posmatranje, dok male ispitne komade treba izrezati ugrađen za posmatranje. Treba obratiti pažnju na neke principe u pripremi SEM testnih komada: položaj koji se analizira treba biti otkriven, provodljivost površine treba biti dobra, treba sadržavati tvari otporne na toplinu, tekućine ili gela kako bi se izbjeglo isparavanje, nevodljive površine treba da budu prekrivene zlatom, jer ne možemo odrediti materijalne elemente. Izvor, udio signala generiranog povratno raspršenim elektronima, analizira se kvalitativno i kvantitativno analizom karakteristika koje oslobađa ispitni komad.
Drugi elektronski mikroskop, TEM, može ne samo promatrati dislokacijsku strukturu u kristalu i nakon obrade i toplinske obrade, već i direktno promatrati formiranje sekundarnih kristala, zavoje, rekristalizaciju, puzanje i dislokaciju u višefaznim kristalima. Mnogi fenomeni koji su usko povezani s mehaničkim svojstvima supstanci, kao što je interakcija s precipitatima, snop elektrona stupa u interakciju s ispitnim komadom, formira difrakcijski uzorak na stražnjoj žarišnoj ravni nakon objektiva i stvara uvećanu sliku na slici. avion. . Kada se radi sa elektronskim mikroskopom, srednje ogledalo se često fokusira na fokalnu ravan ili ravan slike iza objektiva promjenom struje međuzrcala, a zatim se promatra difrakcijski uzorak ili uvećana slika. Dvije slike generirane različitim uvjetima difrakcije različitih dijelova ispitnog komada ozračenog elektronskim snopom su slika svijetlog polja i slika tamnog polja. Razlika između njih je u tome što otvor objektiva blokira snop elektrona (ili direktni elektronski snop), samo propušta direktan snop elektrona kroz snimanje (difrakcioni snop elektrona), posmatra i fotografiše trodimenzionalnu strukturu ili presek na površina ispitnog komada, posebno pogodna za istraživanje bioloških uzoraka, ali sa elektronom Puca kroz objekte, otkrivajući njihovo unutrašnje stanje. TEM može analizirati karakteristike male veličine od 1 Å, pod uslovom da uzorak mora biti isječen debljinom koja ne prelazi 1000 Å. Stoga TEM ne može prikazati uvećanu sliku komarca, ali može otkriti virus skriven u stanicama insekata.
