Principy a aplikace rastrovací elektronové mikroskopie
Vlastnosti SEM
Ve srovnání s optickým mikroskopem a transmisním elektronovým mikroskopem má rastrovací elektronový mikroskop následující vlastnosti:
(1) Povrchovou strukturu vzorku lze přímo pozorovat a velikost vzorku může být až 120 mm × 80 mm × 50 mm.
(2) Proces přípravy vzorku je jednoduchý a není třeba jej krájet na tenké plátky.
(3) Vzorek lze posouvat a otáčet v trojrozměrném prostoru ve vzorkové komoře, takže vzorek lze pozorovat z různých úhlů.
(4) Hloubka ostrosti je velká a obraz je plný trojrozměrnosti. Hloubka pole rastrovacího elektronového mikroskopu je stokrát větší než u optického mikroskopu a desítkykrát větší než u transmisního elektronového mikroskopu.
(5) Rozsah zvětšení obrazu je široký a rozlišení je relativně vysoké. Lze jej zvětšit desetkrát až stotisíckrát a v podstatě zahrnuje rozsah zvětšení od lupy, optického mikroskopu až po transmisní elektronový mikroskop. Rozlišení je mezi optickým mikroskopem a transmisním elektronovým mikroskopem, až 3nm.
(6) Poškození a kontaminace vzorku elektronovým paprskem jsou relativně malé.
(7) Při pozorování morfologie lze pro analýzu mikrosložek použít i jiné signály ze vzorku.
Struktura a princip činnosti rastrovacího elektronového mikroskopu
1. tubus objektivu
Tubus objektivu obsahuje elektronovou pistoli, kondenzorovou čočku, čočku objektivu a skenovací systém. Jeho funkcí je generovat velmi tenký elektronový paprsek (asi několik nm v průměru) a přimět elektronový paprsek skenovat povrch vzorku a současně stimulovat různé signály.
2. Systém elektronického sběru a zpracování signálů
V komoře vzorku interaguje rastrovací elektronový paprsek se vzorkem za účelem generování různých signálů, včetně sekundárních elektronů, zpětně odražených elektronů, rentgenových paprsků, absorbovaných elektronů, Augerových elektronů atd. Z výše uvedených signálů jsou nejdůležitější sekundární elektrony , což jsou vnější elektrony v atomech vzorku excitované dopadajícími elektrony, které se generují v oblasti několika nm až desítek nm pod povrchem vzorku a rychlost generování závisí především na Morfologii a složení vzorků. Takzvaný rastrovací elektronový obraz obvykle označuje sekundární elektronový obraz, který je nejužitečnějším elektronickým signálem pro studium povrchové morfologie vzorku. Detektor pro detekci sekundárních elektronů (sonda na obrázku 15(2) je scintilátor, při dopadu elektronů na scintilátor 1 v něm bude generovat světlo, toto světlo je světlovodem přenášeno do trubice fotonásobiče a světelný signál To znamená, že je konvertován na proudový signál a poté prostřednictvím předzesilování a videozesilování je proudový signál převeden na napěťový signál a nakonec odeslán do mřížky obrazovky.
