Principy a aplikace rastrovací elektronové mikroskopie (SEM)
Charakteristika rastrovacího elektronového mikroskopu
Ve srovnání s optickým mikroskopem a transmisním elektronovým mikroskopem má rastrovací elektronový mikroskop následující vlastnosti:
(i) Je schopen přímo pozorovat strukturu povrchu vzorku a velikost vzorku může být až 120 mm x 80 mm x 50 mm.
(ii) Proces přípravy vzorku je jednoduchý, aniž by bylo nutné krájet na tenké plátky.
(iii) Vzorek lze v komoře pro vzorky posouvat a otáčet ve třech stupních prostoru, takže vzorek lze pozorovat z různých úhlů.
(iv) Hloubka ostrosti je velká a obraz je bohatý na trojrozměrný smysl. Hloubka pole SEM je stokrát větší než u optického mikroskopu a desítkykrát větší než u transmisního elektronového mikroskopu.
(E) rozsah zvětšení obrazu je široký, rozlišení je také poměrně vysoké. Lze zvětšit tucetkrát až stotisíckrát, to v podstatě zahrnuje od lupy, optického mikroskopu až po rozsah zvětšení transmisního elektronového mikroskopu. Rozlišení mezi optickým mikroskopem a transmisním elektronovým mikroskopem, až 3nm.
(vi) Poškození a kontaminace vzorku elektronovým paprskem je malá.
(vii) Při pozorování morfologie lze pro mikroregionální kompoziční analýzu použít další signály emitované ze vzorku.
Struktura a princip činnosti rastrovacího elektronového mikroskopu
(a) Konstrukce 1. hlaveň
Hlaveň obsahuje elektronové dělo, kondenzorové zrcátko, čočku objektivu a snímací systém. Jeho úlohou je produkovat velmi jemný elektronový paprsek (průměr asi několik nm) a vytvářet elektronový paprsek při skenování povrchu vzorku při buzení různých signálů.
Systém sběru a zpracování elektronového signálu
Ve vzorkové komoře interaguje skenovací elektronový paprsek se vzorkem a vytváří různé signály, včetně sekundárních elektronů, zpětně odražených elektronů, rentgenových paprsků, absorbovaných elektronů, Augerových elektronů a tak dále. Ve výše uvedených signálech jsou nejdůležitější sekundární elektrony, což jsou vnější elektrony v atomech vzorku excitované dopadajícími elektrony, generované v oblasti několika nm až desítek nm pod povrchem vzorku, a jeho generování rychlost závisí především na morfologii a složení vzorku. Snímek z rastrovacího elektronového mikroskopu je běžně označován jako sekundární elektronový obraz, což je nejužitečnější elektronový signál pro studium povrchové morfologie vzorku. Detekce sekundárních elektronů detektorem (obrázek 15 (2) sondy je scintilátor, při dopadu elektronů na scintilátor, 1 ve kterém je generováno světlo, je toto světlo přenášeno světlovodem do fotonásobiče, světelný signál, který je konvertován na proudový signál a poté pomocí předzesilovače a videozesilovače je proudový signál převeden na napěťový signál a nakonec je odeslán do hradla obrazovky.
