掃描電鏡的結(jié)構(gòu)及工作原理， 臺式掃描電鏡與傳統(tǒng)的大型掃描電子顯微鏡相比，臺式掃描電子顯微鏡具有體積小、操作簡單、價格低廉、抽真空速度快等優(yōu)點(diǎn)。臺式掃描電子顯微鏡的分辨率可以滿足大多數(shù)材料的顯微觀察。臺式掃描電鏡填補(bǔ)了光學(xué)顯微鏡與傳統(tǒng)大型掃描電鏡之間的分辨率的空白，可廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、納米粒子、生物醫(yī)學(xué)、食品醫(yī)藥、紡織纖維、地質(zhì)科學(xué)等諸多領(lǐng)域。接下來澤攸小編將主要介紹一下掃描電鏡的結(jié)構(gòu)及工作原理。

掃描電子顯微鏡是檢測樣品表面形貌的大型儀器。當(dāng)具有一定能量的入射電子束轟擊樣品表面時，電子與元素核和外層電子發(fā)生一次或多次彈性和非彈性碰撞。一些電子被樣品表面反射，而其余電子則穿透樣品,逐漸失去動能，在Z后停止運(yùn)動，被樣品吸收。在這個過程中，99%以上的入射電子能量轉(zhuǎn)化為樣品熱能，剩余約1%的入射電子能量激發(fā)樣品的各種信號。如圖1所示，這些信號主要包括二次電子、背散射電子、吸收電子、透射電子、俄歇電子、電子電動勢、陰尤發(fā)光、X射線等。掃描電子顯微鏡設(shè)備使用這些信號來獲取信息來分析樣品。

圖1入射電子束轟擊樣品產(chǎn)生的信息示意圖

從結(jié)構(gòu)上看，如圖2所示，掃描電子顯微鏡主要由七大系統(tǒng)組成，即電子光學(xué)系統(tǒng)、檢測、信號處理、顯示系統(tǒng)、圖像記錄系統(tǒng)、樣品室、真空系統(tǒng)、冷卻循環(huán)供水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)。

圖2掃描電子顯微鏡結(jié)構(gòu)圖

從圖3中可以看出，燈絲發(fā)射的熱電子在2-30KV的電壓下加速，經(jīng)兩個聚光鏡和一個物鏡聚焦后，形成具有一定能量、強(qiáng)度和強(qiáng)度的入射電子束。光斑直徑。在線圈產(chǎn)生的磁場作用下，入射電子束按一定的時間和空間順序按光柵圖案進(jìn)行掃描。由于入射電子與樣品的相互作用，從樣品激發(fā)的二次電子被收集器收集，收集器可以收集向各個方向發(fā)射的二次電子。這些二次電子被加速射到閃爍體上，使二次電子信息轉(zhuǎn)化為光信號，然后通過光管進(jìn)入光電倍增管，使光信號轉(zhuǎn)化為電信號。這個電信號經(jīng)過視頻放大器放大后輸入到顯像管的柵尤來調(diào)制熒光屏的亮度，熒光屏上就會出現(xiàn)與樣品對應(yīng)的相同圖像。當(dāng)入射電子束在樣品表面掃描時，二次電子發(fā)射量隨樣品表面的起伏（形貌）而變化。

因此，視頻放大器放大的次級電子信號是交流信號。該交流信號用于調(diào)制顯像管柵尤的電力。結(jié)果在顯像管熒光屏上呈現(xiàn)出不同明暗的畫面，反映了樣品表面起伏度（形貌）的二次電子圖像。需要特別指出的是，入射電子束在樣品表面的掃描與在熒光屏上的掃描要同步，即要使用同一個掃描發(fā)生器來控制，使任何物點(diǎn)在樣品上可以保證。顯像管熒光屏上的電子束正好對應(yīng)點(diǎn)A，即物點(diǎn)A和像點(diǎn)A在時間和空間上一一對應(yīng)。圖像點(diǎn)A通常稱為圖像單元。顯然，一幅圖像是由許多圖像單元組成的。

掃描電子顯微鏡除了檢測二次電子圖像外，還可以檢測背散射電子、透射電子、特征X射線、陰尤發(fā)光等信號圖像。成像原理與二次電子圖像相同。

掃描電鏡觀察前，應(yīng)對樣品進(jìn)行相應(yīng)處理。掃描電鏡樣品制備的主要要求是：盡可能保留樣品的表面結(jié)構(gòu)，不變形和污染，樣品干燥，具有良好的導(dǎo)電性。

圖3掃描電子顯微鏡成像原理圖

ZEM臺式掃描電鏡

文章來源：麥迪森Madison