泽攸知识┃扫描电子显微镜(SEM)的结构及工作原理


发布时间:

2023-12-20

扫描电子显微镜(SEM)是一种重要的显微镜技术,它利用电子束而不是光来观察样品表面的微观结构。相较于传统的光学显微镜,SEM具有更高的分辨率和深层次的样品表面信息。

扫描电子显微镜(SEM)是一种重要的显微镜技术,它利用电子束而不是光来观察样品表面的微观结构。相较于传统的光学显微镜,SEM具有更高的分辨率和深层次的样品表面信息。以下是SEM的结构和工作原理的详细介绍。

结构组成

SEM主要由以下七个系统组成:

1. 电子光学系统:包括电子枪、聚光系统和物镜,用于产生、聚焦和调制电子束。

2. 检测系统:用于收集样品与入射电子相互作用产生的信号,包括二次电子、背散射电子、透射电子、特征X射线、阴极发光等。

3. 信号处理系统:对从检测系统收集到的信号进行处理,以便得到图像。

4. 显示系统:将处理后的信号转化为可视图像。

5. 图像记录系统:用于记录或保存观察到的图像。

6. 样品室:包含支持样品的台面,通常具有多轴移动系统以便于调整样品的位置。

7. 真空系统:用于维持显微镜的真空环境,以确保电子束的传播和样品的稳定性。

图1入射电子束轰击样品产生的信息示意图

工作原理

1. 电子发射和聚焦:SEM使用电子枪产生高能电子束。这些电子通过一系列的聚光系统和物镜进行聚焦,形成一个细小的电子束。

2. 电子束扫描:电子束按照一定的时间和空间顺序扫描样品表面。扫描是通过一组电子透镜和电磁扫描线圈实现的,这使得电子束沿着样品表面的网格状路径进行扫描。

3. 信号产生:电子束与样品表面发生相互作用,产生多种信号,包括二次电子、背散射电子、透射电子、特征X射线等。

4. 信号检测:检测系统收集并区分这些信号。其中,二次电子信号主要用于表面拓扑图像,而背散射电子等信号可提供更多关于样品组成的信息。

5. 图像处理和显示:收集到的信号通过信号处理系统,最终转化为可视图像。这些图像显示在显像管的荧光屏上。

6. 样品制备:为了获得清晰的图像,样品需要经过特殊处理,包括导电涂层、真空处理和表面清洁,以避免失真和污染。

图2扫描电子显微镜结构图

台式扫描电子显微镜的优势

相较于传统大型扫描电子显微镜,台式扫描电子显微镜具有以下优势:

- 体积小:台式扫描电子显微镜结构紧凑,占用空间少,更适合实验室环境。

- 操作简单:操作界面友好,不需要复杂的专业技能,更易于使用。

- 价格低廉:相较于大型扫描电子显微镜,台式设备的价格更为经济实惠。

- 抽真空速度快:台式扫描电子显微镜通常具备快速抽真空的能力,提高了操作效率。

- 分辨率满足要求:台式扫描电子显微镜的分辨率足以满足大多数材料的显微观察需求。

应用领域

台式扫描电子显微镜的应用广泛,涵盖材料科学、纳米粒子、生物医学、食品医药、纺织纤维、地质科学等领域。其高分辨率和灵活性使其成为研究微观结构和表面形貌的强大工具。

结论

扫描电子显微镜通过利用电子束进行高分辨率显微观察,为科学研究提供了深入洞察材料微观结构的手段。台式扫描电子显微镜的出现填补了传统大型设备与光学显微镜之间的分辨率空白,为科学家们在各个领域提供了更为便捷和经济的工具。

 

泽攸科技ZEM18台式扫描电镜

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