Princip i struktura skenirajućeg elektronskog mikroskopa
Skenirajući elektronski mikroskop, puni naziv skenirajućeg elektronskog mikroskopa, engleski je skenirajući elektronski mikroskop (SEM), je elektronski optički instrument koji se koristi za posmatranje površinske strukture objekata.
1. Princip skenirajućeg elektronskog mikroskopa
Izrada skenirajućih elektronskih mikroskopa zasniva se na interakciji elektrona sa materijom. Kada snop visokoenergetskih ljudskih elektrona bombardira površinu materijala, područje pobude proizvodi sekundarne elektrone, Augerove elektrone, karakteristične rendgenske zrake i kontinualne rendgenske zrake, povratno raspršene elektrone, transmisione elektrone i elektromagnetno zračenje u vidljivom, ultraljubičastom zračenju. , i infracrvene regije. . U isto vrijeme, parovi elektron-rupa, vibracije rešetke (fononi) i oscilacije elektrona (plazmoni) također se mogu generirati. Na primjer, sakupljanje sekundarnih elektrona i povratno raspršenih elektrona može dobiti informacije o mikroskopskoj morfologiji materijala; prikupljanjem rendgenskih zraka može se dobiti informacija o hemijskom sastavu materijala. Skenirajući elektronski mikroskopi rade tako što skeniraju uzorak izuzetno finim elektronskim snopom, pobuđujući sekundarne elektrone na površini uzorka. Detektor sakuplja elektrone prvog reda, pretvara ih u optičke signale tamošnjim scintilatorom, a zatim se pretvaraju u električne signale pomoću fotomultiplikatora i pojačala, koji kontroliraju intenzitet elektronskog snopa na fosfornom ekranu i prikazuju skeniranu sliku u sinhronizaciji sa elektronskim snopom. Slike su trodimenzionalne slike koje odražavaju površinsku strukturu uzorka.
2. Struktura skenirajućeg elektronskog mikroskopa
(1) Cijev objektiva
Cijev sočiva uključuje elektronski pištolj, kondenzatorsko sočivo, objektiv objektiva i sistem za skeniranje. Njegova uloga je da generiše izuzetno fini snop elektrona (otprilike nekoliko nanometara u prečniku) koji skenira površinu uzorka uz pobuđivanje različitih signala.
(2) Elektronski sistem za prikupljanje i obradu signala
U komori za uzorke, skenirajući snop elektrona stupa u interakciju s uzorkom kako bi generirao različite signale, uključujući sekundarne elektrone, povratno raspršene elektrone, rendgenske zrake, apsorbirane elektrone, ruske (Ogerove) elektrone i još mnogo toga. Među gore navedenim signalima, najvažniji su sekundarni elektroni, koji su vanjski elektroni pobuđeni upadnim elektronima u atomima uzorka, a generiraju se u području nekoliko nanometara do desetina nanometara ispod površine uzorka. Brzina stvaranja uglavnom je određena morfologijom i sastavom uzorka. Slika skenirajućeg elektronskog mikroskopa obično se odnosi na sekundarnu elektronsku sliku, koja je najkorisniji elektronski signal za proučavanje topografije površine uzorka. Sonda detektora koja detektuje sekundarne elektrone je scintilator. Kada elektroni udare u scintilator, u scintilatoru se stvara svjetlost. Ovo svjetlo se prenosi kroz svjetlosnu cijev do fotomultiplikatorske cijevi, koja pretvara svjetlosni signal u strujni signal, koji se zatim propušta kroz pretpojačalo i video pojačanje pretvara trenutni signal u naponski signal, koji se konačno šalje u mrežu cijev za slike.
(3) Elektronski signalni sistem za prikaz i snimanje
Slike skenirajućim elektronskim mikroskopom se prikazuju na katodnoj cijevi (cijev sa slikom) i snimaju kamerom. Postoje dvije vrste slikovnih cijevi, jedna se koristi za posmatranje i ima nižu rezoluciju i duga je cijev poslijesvjetljenja; drugi se koristi za fotografsko snimanje i ima veću rezoluciju i kratka je cijev poslijesvjetljenja.
(4) Vakuumski sistem i sistem napajanja
Vakumski sistem skenirajućeg elektronskog mikroskopa sastoji se od mehaničke pumpe i pumpe za difuziju ulja. Sistem napajanja obezbeđuje specifičnu snagu potrebnu za svaku komponentu.
3. Svrha skenirajućeg elektronskog mikroskopa
Najosnovnija funkcija skenirajućih elektronskih mikroskopa je promatranje površina različitih čvrstih uzoraka u visokoj rezoluciji. Slike velike dubine polja su karakteristika posmatranja skenirajućim elektronskim mikroskopom, kao što su: biologija, botanika, geologija, metalurgija, itd. Posmatranja mogu biti površine uzorka, površine reza ili poprečni presjeci. Metalurzi rado vide netaknute ili istrošene površine direktno. Lako proučavajte oksidne površine, rast kristala ili defekte korozije. S jedne strane, može direktnije ispitati finu strukturu papira, tekstila, prirodnog ili obrađenog drveta, a biolozi ga mogu koristiti za proučavanje strukture malih, lomljivih uzoraka. Na primjer: čestice polena, dijatomeje i insekti. S druge strane, može snimiti trodimenzionalne slike koje odgovaraju površini uzorka. Skenirajuća elektronska mikroskopija ima širok spektar primjena u proučavanju čvrstih materijala i uporediva je s drugim instrumentima. Za potpunu karakterizaciju čvrstih materijala, skenirajuća elektronska mikroskopija.
