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SEM掃描電鏡用到的技術(shù)有那些

日期:2024-11-22 10:43:53 瀏覽次數(shù):89

SEM(掃描電鏡,Scanning Electron Microscope)掃描電鏡用到的技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面:

一、基本原理技術(shù)

掃描電鏡是利用高能電子束掃描樣品表面,并通過檢測電子與樣品相互作用產(chǎn)生的信號來獲得樣品表面微觀結(jié)構(gòu)的成像工具。其成像原理主要基于電子與物質(zhì)的相互作用,包括:

二次電子(Secondary Electrons,SE):由樣品表面的原子在受到電子束沖擊后發(fā)射出低能電子。二次電子信號對樣品的表面形貌有很高的敏感性,成像效果具有較好的三維立體感,主要用于顯示樣品的表面形貌。

掃描電鏡.jpg

背散射電子(Backscattered Electrons,BSE):當(dāng)入射電子與樣品中的原子核發(fā)生大角度彈性散射時(shí)產(chǎn)生的電子。背散射電子主要反映樣品的成分信息,原子序數(shù)越大的區(qū)域產(chǎn)生的背散射信號越強(qiáng),因此可以觀察到不同元素之間的成分對比。

特征X射線:當(dāng)電子束撞擊樣品原子時(shí),內(nèi)層電子被激發(fā),外層電子填補(bǔ)空位時(shí)發(fā)射特征X射線。通過X射線光譜,可以分析樣品的元素組成。

二、關(guān)鍵組件與技術(shù)

電子槍:用于發(fā)射高能電子束,常見的類型有鎢絲電子槍、場發(fā)射電子槍等。鎢絲電子槍價(jià)格低廉但分辨率較低,場發(fā)射電子槍具有極高的分辨率,是目前G端SEM的標(biāo)配。

聚光透鏡和物鏡:這些磁透鏡會進(jìn)一步聚焦電子束,使之形成一個(gè)微小的探針,實(shí)現(xiàn)高精度成像。

掃描系統(tǒng):通過電磁線圈將電子束逐行移動,逐步掃描樣品表面。

探測器:包括二次電子探測器、背散射電子探測器、能量色散X射線(EDX)探測器等,用于接收并轉(zhuǎn)換電子與樣品相互作用產(chǎn)生的信號。

真空系統(tǒng):SEMB須在高真空環(huán)境下運(yùn)行,主要因?yàn)殡娮釉诳諝庵袝l(fā)生散射,影響成像清晰度。

三、成像與分析技術(shù)

高分辨率成像:SEM掃描電鏡的分辨率可以達(dá)到納米級別,適用于觀察微小結(jié)構(gòu)。通過調(diào)節(jié)透鏡電流和電子束的加速電壓,可以控制電子束的焦距和掃描速度,從而獲得不同分辨率的圖像。

立體成像能力:二次電子成像具有良好的景深,可以展示樣品的立體結(jié)構(gòu),便于理解樣品的形貌。

元素成分分析:配備能量色散X射線光譜儀(EDS)的SEM可以進(jìn)行元素分析。通過分析特征X射線的能量或波長,可以確定樣品的元素組成和相對含量。

微觀結(jié)構(gòu)觀察:掃描電鏡可用于觀察材料的晶粒、相界、孔隙等微觀結(jié)構(gòu),對于評估材料的力學(xué)性能和優(yōu)化加工工藝具有重要意義。

四、樣品制備技術(shù)

SEM掃描電鏡樣品的制備過程相對簡單,但也需要根據(jù)樣品的性質(zhì)和觀察目的進(jìn)行適當(dāng)處理。非導(dǎo)電樣品需要涂覆金屬膜以避免充電效應(yīng),生物樣品需要脫水和固定以保持其形態(tài)結(jié)構(gòu)。同時(shí),樣品需要切割、研磨和拋光以達(dá)到適當(dāng)?shù)某叽绾捅砻婀鉂嵍取?/span>

綜上所述,掃描電鏡用到的技術(shù)包括基本原理技術(shù)、關(guān)鍵組件與技術(shù)、成像與分析技術(shù)以及樣品制備技術(shù)等多個(gè)方面。這些技術(shù)的綜合應(yīng)用使得SEM成為了一種廣泛應(yīng)用于科學(xué)和工程領(lǐng)域的重要分析工具。

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