扫描电子显微镜原理
1、扫描电子显微镜是一种大型分析仪器, 它广泛应用于观察各种固态物质的表面超微结构的形态和组成。
2、所谓扫描是指在图象上从左到右、从上到下依次对图象象元扫掠的工作过程。它与电视一样是由控制电子束偏转的电子系统来完成的, 只是在结构和部件上稍有差异而已。
3、在电子扫描中, 把电子束从左到右方向的扫描运动叫做行扫描或称作水平扫描, 把电子束从上到下方向的扫描运动叫做帧扫描或称作垂直扫描。两者的扫描速度完全不同, 行扫描的速度比帧扫描的速度快, 对于1000条线的扫描图象来说, 速度比为1000。
4、扫描电镜成像过程与电视成像过程有很多相似之处, 而与透射电镜的成像原理完全不同。透射电镜是利用成像电磁透镜一次成像, 而扫描电镜的成像则不需要成象透镜, 其图象是按一定时间、空间顺序逐点形成并在镜体外显像管上显示。
5、二次电子成象是使用扫描电镜所获得的各种图象中应用最广泛, 分辨本领最高的一种图象。我们以二次电子成象为例来说明扫描电镜成象的原理。
6、由电子枪发射的电子束最高可达30keV, 经会聚透镜、物镜缩小和聚焦, 在样品表面形成一个具有一定能量、强度、斑点直径的电子束。在扫描线圈的磁场作用下, 入射电子束在样品表面上按照一定的空间和时间顺序做光栅式逐点扫描。由于入射电子与样品之间的相互作用, 将从样品中激发出二次电子。由于二次电子收集极的作用, 可将各个方向发射的二级电子汇集起来, 再将加速极加速射到闪烁体上, 转变成光信号, 经过光导管到达光电倍增管, 使光信号再转变成电信号。这个电信号又经视频放大器放大并将其输送至显像管的栅极, 调制显像管的亮度。因而, 再荧光屏上呈现一幅亮暗程度不同的、反映样品表面形貌的二次电子象。
7、在扫描电镜中, 入射电子束在样品上的扫描和显像管中电子束在荧光屏上的扫描是用一个共同的扫描发生器控制的。这样就保证了入射电子束的扫描和显像管中电子束的扫描完全同步, 保证了样品上的“物点”与荧光屏上的“象点”在时间和空间上一一对应, 称其为“同步扫描”。一般扫描图象是由近100万个与物点一一对应的图象单元构成的, 正因为如此, 才使得扫描电镜除能显示一般的形貌外, 还能将样品局部范围内的化学元素、光、电、磁等性质的差异以二维图象形式显示。
扫描电子显微镜与透射电子显微镜
扫描电子显微镜和透射电子显微镜是现代科学技术中非常重要的工具，它们可以帮助我们观察和研究非常微小的物质结构。这两种显微镜都使用电子束来照亮样品并产生显微图像，但它们的工作原理和用途有所不同。
扫描电子显微镜（SEM）是一种非常强大的显微镜，它可以在非常高的分辨率下观察样品表面的微观结构。SEM使用的电子束从样品表面反射回来，然后被一个探测器捕捉并转化为图像。这使得SEM非常适合观察各种材料的表面形貌和结构，例如纳米材料、生物组织和矿物质等。SEM的分辨率通常在几纳米到数十纳米之间，这意味着它可以观察到比光学显微镜更小的特征。
另一方面，透射电子显微镜（TEM）则是一种可以观察样品内部结构的显微镜。TEM使用的电子束穿过样品，并经过一系列电子透镜和探测器来产生一个图像。这使得TEM非常适合研究材料的晶体结构、原子排列和化学成分等。TEM的分辨率通常在几个纳米以下，这意味着它可以观察到单个原子。
虽然SEM和TEM有不同的用途和工作原理，但它们都具有非常强大的分析能力和广泛的应用。它们已经被广泛应用于材料科学、生物学、医学、地质学等领域，并且在科学研究和工业生产中发挥着至关重要的作用。