Pyyhkäisevän elektronimikroskoopin periaate ja rakenne
Pyyhkäisyelektronimikroskooppi, pyyhkäisyelektronimikroskoopin koko nimi, englanniksi pyyhkäisyelektronimikroskooppi (SEM), on elektroninen optinen instrumentti, jota käytetään esineiden pintarakenteen tarkkailuun.
1. Pyyhkäisyelektronimikroskoopin periaate
Pyyhkäisyelektronimikroskooppien valmistus perustuu elektronien vuorovaikutukseen aineen kanssa. Kun suurienergisten ihmiselektronien säde pommittaa materiaalin pintaa, viritysalue tuottaa sekundäärisiä elektroneja, Auger-elektroneja, tunnusomaisia röntgensäteitä ja jatkuvia röntgensäteitä, takaisinsironneita elektroneja, transmissioelektroneja ja sähkömagneettista säteilyä näkyvässä ultraviolettisäteilyssä. , ja infrapuna-alueet. . Samaan aikaan voidaan myös tuottaa elektroni-reikä-pareja, hilavärähtelyjä (fononeja) ja elektronivärähtelyjä (plasmoneja). Esimerkiksi sekundäärielektronien ja takaisinsironneiden elektronien kokoelma voi saada tietoa materiaalin mikroskooppisesta morfologiasta; Röntgenkuvat voivat saada tietoa materiaalin kemiallisesta koostumuksesta. Pyyhkäisyelektronimikroskoopit skannaavat näytettä erittäin hienolla elektronisuihkulla, joka herättää sekundaarisia elektroneja näytteen pinnalla. Ensimmäisen asteen elektronit keräävät detektori, muuntaa ne optisiksi signaaleiksi siellä olevalla tuikelaitteella ja muuntaa sitten sähköisiksi signaaleiksi valomonistinputkilla ja vahvistimilla, jotka ohjaavat elektronisäteen intensiteettiä fosforinäytöllä ja näyttävät skannatun kuvan. tahdissa elektronisuihkun kanssa. Kuvat ovat kolmiulotteisia kuvia, jotka heijastavat näytteen pintarakennetta.
2. Pyyhkäisyelektronimikroskoopin rakenne
(1) Linssin kotelo
Linssin piippu sisältää elektronipistoolin, kondensaattorilinssin, objektiivilinssin ja skannausjärjestelmän. Sen tehtävänä on tuottaa erittäin hieno elektronisuihku (halkaisijaltaan noin muutaman nanometrin), joka skannaa näytteen pintaa samalla kun se herättää erilaisia signaaleja.
(2) Sähköinen signaalinhankinta- ja -käsittelyjärjestelmä
Näytekammiossa pyyhkäisyelektronisäde on vuorovaikutuksessa näytteen kanssa ja tuottaa erilaisia signaaleja, mukaan lukien toisioelektroneja, takaisinsironneita elektroneja, röntgensäteitä, absorboituneita elektroneja, venäläisiä (Auger) elektroneja ja paljon muuta. Edellä mainituista signaaleista tärkeimmät ovat sekundääriset elektronit, jotka ovat ulompia elektroneja, joita näytteen atomeissa olevat elektronit herättävät ja joita syntyy useista nanometreistä kymmeniin nanometreihin näytteen pinnan alapuolella. Syntymisnopeus määräytyy pääasiassa näytteen morfologian ja koostumuksen perusteella. Pyyhkäisyelektronimikroskoopin kuvalla tarkoitetaan yleensä sekundaarielektronikuvaa, joka on hyödyllisin elektroninen signaali näytteen pinnan topografian tutkimiseen. Ilmaisimen anturi, joka havaitsee sekundaariset elektronit, on tuike. Kun elektronit osuvat tuikeeseen, tuikeessa syntyy valoa. Tämä valo välittyy valoputken kautta valomonistinputkeen, joka muuntaa valosignaalin virtasignaaliksi, joka sitten kulkee esivahvistuksen ja videovahvistuksen läpi, jolloin virtasignaali muunnetaan jännitesignaaliksi, joka lopulta lähetetään järjestelmän verkkoon. kuvaputki.
(3) Elektroninen signaalinäyttö ja tallennusjärjestelmä
Pyyhkäisyelektronimikroskoopin kuvat näytetään katodisädeputkessa (kuvaputkessa) ja ne tallennetaan kameralla. On olemassa kahdenlaisia kuvaputkia, joista toista käytetään havainnointiin ja sen resoluutio on pienempi ja se on pitkä jälkihehkuputki; toista käytetään valokuvaukseen ja sen resoluutio on korkeampi ja se on lyhyt jälkivaloputki.
(4) Tyhjiöjärjestelmä ja virtalähdejärjestelmä
Pyyhkäisyelektronimikroskoopin tyhjiöjärjestelmä koostuu mekaanisesta pumpusta ja öljydiffuusiopumpusta. Virtalähdejärjestelmä tarjoaa kunkin komponentin tarvitseman tehon.
3. Pyyhkäisyelektronimikroskoopin tarkoitus
Pyyhkäisyelektronimikroskooppien perustehtävä on tarkkailla erilaisten kiinteiden näytteiden pintoja korkealla resoluutiolla. Suuret syväterävyyskuvat ovat pyyhkäisyelektronimikroskooppihavaintojen ominaisuus, kuten: biologia, kasvitiede, geologia, metallurgia jne. Havainnot voivat olla näytepintoja, leikkauspintoja tai poikkileikkauksia. Metallurgit näkevät mielellään koskemattomat tai kuluneet pinnat suoraan. Tutki helposti oksidipintoja, kiteen kasvua tai korroosiovirheitä. Toisaalta se pystyy suoremmin tutkimaan paperin, tekstiilien, luonnon- tai jalostetun puun hienorakennetta ja biologit voivat sen avulla tutkia pienten, hauraiden näytteiden rakennetta. Esimerkiksi: siitepölyhiukkaset, piilevät ja hyönteiset. Toisaalta se voi ottaa kolmiulotteisia kuvia, jotka vastaavat näytteen pintaa. Pyyhkäisyelektronimikroskoopilla on laaja valikoima sovelluksia kiinteiden materiaalien tutkimuksessa, ja se on verrattavissa muihin instrumentteihin. Kiinteiden aineiden täydelliseen karakterisointiin pyyhkäisyelektronimikroskoopilla.
