扫描电镜的原理、结构及应用
扫描电镜(SEM)是一个复杂的系统，浓缩了电子光学技术、真空技术、精细机械结构以及现代计算机控制技术。成像是采用二次电子或背散射电子等工作方式，随着扫描电镜的发展和应用的拓展，相继发展了宏观断口学和显微断口学。
扫描电镜的原理
扫描电镜是在加速高压作用下将电子枪发射的电子经过多级电磁透镜汇集成细小(直径一般为1~5nm)的电子束(相应束流为10-11~10-12A)。在末级透镜上方扫描线圈的作用下，使电子束在试样表面做光栅扫描(行扫+帧扫)。入射电子与试样相互作用会产生二次电子、背散射电子、X射线等各种信息。这些信息的二维强度分布随着试样表面的特征而变(这些特征有表面形貌、成分、晶体取向、电磁特性等等)，将各种探测器收集到的信息按顺序、成比率地转换成视频信号，再传送到同步扫描的显像管并调制其亮度，就可以得到一个反应试样表面状况的扫描图像。如果将探测器接收到的信号进行数字化处理即转变成数字信号，就可以由计算机做进一步的处理和存储。
扫描电镜主要是针对具有高低差较大、粗糙不平的厚块试样进行观察，因而在设计上突出了景深效果，一般用来分析断口以及未经人工处理的自然表面。
扫描电镜的组成结构
扫描电镜由三大部分组成：真空系统，电子束系统以及成像系统。
一、扫描电镜真空系统
真空系统主要包括真空泵和真空柱两部分。真空柱是一个密封的柱形容器。真空泵用来在真空柱内产生真空。有机械泵、油扩散泵以及涡轮分子泵三大类，机械泵加油扩散泵的组合可以满足配置钨枪的扫描电镜的真空要求，但对于装置了场致发射枪或六硼化镧枪的扫描电镜，则需要机械泵加涡轮分子泵的组合。
扫描电镜之所以要用真空，主要基于以下原因：电子束系统中的灯丝在普通大气中会迅速氧化而失效，所以除了在使用扫描电镜时需要用真空以外，平时还需要以纯氮气或惰性气体充满整个真空柱。为了增大电子的平均自由程，从而使得用于成像的电子更多。
二、扫描电镜电子束系统
扫描电镜电子束系统由电子枪和电磁透镜两部分组成，主要用于产生一束能量分布极窄的、电子能量确定的电子束用以扫描成像。
电子枪：
扫描电镜电子枪用于产生电子，主要有两大类，共三种。
一类是利用场致发射效应产生电子，称为场致发射电子枪。这种电子枪极其昂贵，在十万美元以上，且需要小于10-10torr的极高真空。但它具有至少1000小时以上的寿命，且不需要电磁透镜系统。
另一类则是利用热发射效应产生电子，有钨枪和六硼化镧枪两种。钨枪寿命在30～100小时之间，价格便宜，但成像不如其他两种明亮，常作为廉价或标准扫描电镜配置。六硼化镧枪寿命介于场致发射电子枪与钨枪之间，为200～1000小时，价格约为钨枪的十倍，图像比钨枪明亮5～10倍，需要略高于钨枪的真空，一般在10^-7torr以上;但比钨枪容易产生过度饱和和热激发问题。
电磁透镜：
扫描电镜热发射电子需要电磁透镜来成束，所以在用热发射电子枪的扫描电镜上，电磁透镜必不可少。通常会装配两组：
汇聚透镜：顾名思义，汇聚透镜用汇聚电子束，装配在真空柱中，位于电子枪之下。通常不止一个，并有一组汇聚光圈与之相配。但汇聚透镜仅仅用于汇聚电子束，与成像会焦无关。
物镜：物镜为真空柱中Z下方的一个电磁透镜，它负责将电子束的焦点汇聚到样品表面。
三、扫描电镜成像系统
电子经过一系列电磁透镜成束后，打到样品上与样品相互作用，会产生次级电子、背散射电子、欧革电子以及X射线等一系列信号。所以需要不同的探测器譬如次级电子探测器、X射线能谱分析仪等来区分这些信号以获得所需要的信息。虽然X射线信号不能用于成像，但习惯上，仍然将X射线分析系统划分到成像系统中。有些探测器造价昂贵这时，可以使用次级电子探测器代替，但需要设定一个偏压电场以筛除次级电子。
扫描电镜的用途
通过样品中的电子激发出的各种信号，扫描电镜可以做出电子图像分析，如可利用二次电子进行样品表面形貌及结构分析的分析;以两片探测器信号做积分运算，通过背散射电子可以分析样品表面成分像，以两片探测器信号做微分运算时，则可用于样品表面形貌像德分析;此外，通过透射电子则可对析晶体的内部结构及晶格信息进行分析。
扫描电镜的用途很广，除了能做电子图像分析以外，配上其它一些配套设备，还可做显微化学成份分析，显微晶体结构分析，显微阴极发光图像分析，这更加扩大的扫描电镜的广泛应用度。常见的扫描电镜配套设备主要有：x射线波谱仪、x射线能谱仪、结晶学分析仪、阴极发光图像分析仪等。
全部评论(0条)
推荐阅读
-
- 扫描电镜的原理、结构及应用
- 扫描电镜是一个复杂的系统，浓缩了电子光学技术、真空技术、精细机械结构以及现代计算机控制技术。成像是采用二次电子或背散射电子等工作方式，随着扫描电镜的发展和应用的拓展，相继发展了宏观断口学和显微断口学。
-
- 台式扫描电镜结构、特点及应用
- 台式扫描电镜由三大部分组成：真空系统，电子束系统以及成像系统。了解台式扫描电镜的组成结构，有利于更加合理的使用扫描电镜，从而延长扫描电镜的使用寿命及提高操作的精确度。
-
- 扫描电镜的结构及用途
- 扫描电镜全称扫描电子显微镜，可对样品进行综合分析，已成为重要分析工具。扫描电镜可以分析纤维、纸张、钢铁质量，观察矿石结构、检测催化剂微观结构、观看癌细胞与正常细胞差异等。
-
- 环境扫描电镜的原理、特点及应用
- 环境扫描电镜的出现被称为该技术领域中的革命性突破。其工作原理与传统仪器有很大不同，极大地减少了对样品的要求及样品种类的限制。在微量物证检验乃至整个法庭科学领域开辟了新的更为广阔的应用前景。
-
- 钨灯丝扫描电镜的原理及应用
- 钨灯丝扫描电镜总发射电流和束斑都较大，抗干扰能力和稳定性都较好，低真空下可以对不导电样品无荷电成像，可用于形貌观察、显微结构分析、断口形貌分析。
-
- 氩离子抛光扫描电镜的原理及应用
- 氩离子抛光扫描电镜利用氩离子抛光技术，通过离子束对样品表面进行削平抛光处理，以便利用扫描电镜等显微观察工具观察样品表面的微观特征。
-
- 液相色谱仪的原理、结构及应用
- 液相色谱仪根据固定相是液体或是固体，又分为液-液色谱及液-固色谱。现代液相色谱仪由高压输液泵、进样系统、温度控制系统、色谱柱、检测器、信号记录系统等部分组成。
-
- 扫描电镜的结构
- 扫描电镜全称扫描电子显微镜，简称ＳＥＭ，是根据电子光学原理，用聚焦很细的电子束照射到要检测的样品表面，电子束与样品相互作用产生各种信息，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。
-
- 扫描电镜的应用
- 扫描电镜全称扫描电子显微镜，是一种多功能的仪器、具有很多优越的性能、是用途最为广泛的一种仪器，是介于透射电子显微镜和光学显微镜之间的一种观察手段。
-
- 冷冻扫描电镜的原理及优势
- 冷冻扫描电镜基于扫描电镜的超低温冷冻制样及传输技术发展而来，具有能在高真空状态下观察含水样品、分辨率高、制样简单快速、可对样品进行断裂刻蚀等优点，是生命科学研究的有力工具。
-
- 场发射扫描电镜的分类及应用
- 场发射扫描电镜由电子枪发射电子束，经过一组磁透镜聚焦聚焦后，用遮蔽孔径选择电子束的尺寸后，通过一组控制电子束的扫描线圈，再透过物镜聚焦，打在样品上，在样品的上侧装有讯号接收器，用以择取二次电子成像。
-
- 扫描电镜应用
- 扫描电镜是一个复杂的系统，浓缩了电子光学技术、真空技术、精细机械结构以及现代计算机控制技术。成像是采用二次电子或背散射电子等工作方式，随着扫描电镜的发展和应用的拓展，相继发展了宏观断口学和显微断口学。
-
- 扫描电镜喷金的原理及作用
- 扫描电镜(SEM)是一种多功能的工具，在大部分时候，无需什么样品制备，即可提供各种样品的纳米级信息。而在某些情况下，为了获得更好的扫描电镜图像，扫描电镜有必要结合喷金仪（离子溅射仪）使用。
-
- 扫描电镜的组成结构
- 扫描电镜（SEM）是介于透射电镜和光学显微镜之间的一种微观形貌观察手段，可直接利用样品表面材料的物质性能进行微观成像。扫描电镜的结构包括电子光学系统、图像显示和记录系统、真空系统、X射线能谱分析系统。
-
- 激光能量计结构解析及应用原理
- 激光能量计作为一种高精度测量仪器，被广泛应用于科研、工业生产及医疗等领域。由于其在工作中需要承受高频率、高能量的激光冲击，保持设备的jing准性和延长使用寿命，离不开日常的维护与保养。
-
- 扫描电镜的应用前景
- 扫描电镜是一种高端的电子光学仪器，广泛用于材料、生物、医学、冶金、化学和半导体等研究领域。它主要用极狭窄的电子束去扫描样品，通过电子束与样品的相互作用产生各种效应。
-
- 扫描电镜的纺织应用
- 随着电子源、扫描以及图像采集和处理系统等的发展，扫描电镜已成为纺织、生物学、医学、冶金、机械加工、材料、半导体制造、微电路检查，甚至月球岩石样品分析等领域的主要研究手段。
-
- 紫外可见分光光度计的原理、结构及应用
- 紫外可见分光光度计从问世以来，无论在物理学、化学、生物学、医学、材料学、环境科学等科学研究领域，还是在化工、医药、环境检测、冶金等现代生产与管理部门，都有广泛而重要的应用。
-
- 火焰光度计的原理及结构
- 火焰光度计是以发射光谱法为基本原理的一种分析仪器。具有灵敏度高、选择性强、所需样品少、分析速度快的特点，已广泛运用在医疗临床、土壤、肥料、玻璃、陶瓷、水泥、耐火材料等方面。
-
- 固相萃取仪的原理及应用
- 固相萃取仪是什么呢？固相萃取仪可完全实现整个固相萃取过程的全自动操作，被广泛用于多个领域中。今天我们主要来介绍一下固相萃取仪原理和技术特点，希望可以帮助用户更好的应用产品。
①本文由仪器网入驻的作者或注册的会员撰写并发布，观点仅代表作者本人，不代表仪器网立场。若内容侵犯到您的合法权益，请及时告诉,我们立即通知作者，并马上删除。
②凡本网注明"来源：仪器网"的所有作品，版权均属于仪器网，转载时须经本网同意，并请注明仪器网(www.yiqi.com)。
③本网转载并注明来源的作品，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性，不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时，必须保留本网注明的作品来源，并自负版权等法律责任。
④若本站内容侵犯到您的合法权益，请及时告诉,我们马上修改或删除。邮箱：hezou_yiqi
沪公网安备 31011502008050号
参与评论
登录后参与评论