掃描電子顯微鏡的基本原理
日期：2020-12-23
掃描電子顯微鏡的基本原理，下面澤攸科技小編給大家介紹一下掃描電子顯微鏡的基本原理有哪些。
掃描電子顯微鏡(SEM)是一種大型分析儀器, 它廣泛應用于觀察各種固態物質的表面超微結構的形態和組成。
所謂掃描是指在圖象上從左到右、從上到下依次對圖象象元掃掠的工作過程。它與電視一樣是由控制電子束偏轉的電子系統來完成的, 只是在結構和部件上稍有差異而已。
在電子掃描中, 把電子束從左到右方向的掃描運動叫做行掃描或稱作水平掃描, 把電子束從上到下方向的掃描運動叫做幀掃描或稱作垂直掃描。兩者的掃描速度完全不同, 行掃描的速度比幀掃描的速度快, 對于1000條線的掃描圖象來說, 速度比為1000。
電子顯微鏡的工作是進入微觀世界的工作。我們平常所說的微乎其微或微不足道的東西, 在微觀世界中, 這個微也就不稱其微, 我們提出用納米作為顯微技術中的常用度量單位, 及1nm=10-6mm。
掃描電鏡成像過程與電視成像過程有很多相似之處, 而與透射電鏡的成像原理完全不同。透射電鏡是利用成像電磁透鏡一次成像, 而掃描電鏡的成像則不需要成象透鏡, 其圖象是按一定時間、空間順序逐點形成并在鏡體外顯像管上顯示。
二次電子成象是使用掃描電鏡所獲得的各種圖象中應用比較廣泛的, 分辨本領也很高的一種圖象。我們以二次電子成象為例來說明掃描電鏡成象的原理。
由電子槍發射的電子束高可達30keV, 經會聚透鏡、物鏡縮小和聚焦, 在樣品表面形成一個具有一定能量、強度、斑點直徑的電子束。在掃描線圈的磁場作用下, 入射電子束在樣品表面上按照一定的空間和時間順序做光柵式逐點掃描。由于入射電子與樣品之間的相互作用, 將從樣品中激發出二次電子。由于二次電子收集極的作用, 可將各個方向發射的二級電子匯集起來, 再將加速極加速射到閃爍體上, 轉變成光信號, 經過光導管到達光電倍增管, 使光信號再轉變成電信號。這個電信號又經視頻放大器放大并將其輸送至顯像管的柵極, 調制顯像管的亮度。因而, 再熒光屏上呈現一幅亮暗程度不同的、反映樣品表面形貌的二次電子象。
在掃描電鏡中, 入射電子束在樣品上的掃描和顯像管中電子束在熒光屏上的掃描是用一個共同的掃描發生器控制的。這樣就保證了入射電子束的掃描和顯像管中電子束的掃描完全同步, 保證了樣品上的"物點"與熒光屏上的"象點"在時間和空間上一一對應, 稱其為"同步掃描"。一般掃描圖象是由近100萬個與物點一一對應的圖象單元構成的, 正因為如此, 才使得掃描電鏡除能顯示一般的形貌外, 還能將樣品局部范圍內的化學元素、光、電、磁等性質的差異以二維圖象形式顯示。
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