Come funziona un microscopio elettronico a scansione? Quali sono i vantaggi?
1: Microscopio elettronico a scansione
Poiché il microscopio elettronico a trasmissione viene ripreso da TE, è necessario che lo spessore del campione sia compreso nell'intervallo di dimensioni in cui il fascio di elettroni può penetrare. A tal fine, è necessario trasformare campioni di grandi dimensioni a un livello accettabile per la microscopia elettronica a trasmissione attraverso vari metodi di preparazione dei campioni ingombranti.
La possibilità di utilizzare direttamente le proprietà del materiale della superficie del campione per l'imaging microscopico è diventato l'obiettivo perseguito dagli scienziati.
Dopo un duro lavoro, questa idea è diventata una realtà ----- microscopio elettronico a scansione (ScanningElectronicMicroscopy, SEM).
Il SEM è uno strumento ottico elettronico che utilizza un fascio di elettroni molto fine per scansionare la superficie del campione da osservare e raccoglie una serie di informazioni elettroniche generate dall'interazione tra il fascio di elettroni e il campione, che viene trasformato e amplificato per formare un'immagine. È uno strumento utile per studiare la struttura superficiale tridimensionale.
Il suo principio di funzionamento è:
Nel barilotto della lente ad alto vuoto, il fascio di elettroni generato dal cannone elettronico viene focalizzato in un raggio sottile dalla lente convergente dell'elettrone, e viene scansionato e bombardato punto per punto sulla superficie del campione per generare una serie di informazioni elettroniche (elettroni secondari , elettroni riflessi all'indietro, elettroni trasmessi, elettronica di assorbimento, ecc.), vari segnali elettronici vengono ricevuti dal rilevatore, amplificati dall'amplificatore elettronico e quindi immessi nel cinescopio controllato dalla griglia del cinescopio.
Quando il fascio di elettroni focalizzato scansiona la superficie del campione, a causa delle diverse proprietà fisiche e chimiche, del potenziale superficiale, della composizione elementare e della forma concava-convessa della superficie delle diverse parti del campione, l'informazione elettronica eccitata dal fascio di elettroni viene diverso, risultando nel fascio di elettroni del cinescopio Anche l'intensità cambia continuamente, e finalmente sullo schermo fluorescente del cinescopio si può ottenere un'immagine corrispondente alla struttura superficiale del campione. A seconda del segnale elettronico ricevuto dal rivelatore, è possibile ottenere rispettivamente l'immagine dell'elettrone retrodiffuso, l'immagine dell'elettrone secondario, l'immagine dell'elettrone di assorbimento, ecc. del campione.
Come descritto sopra, un microscopio elettronico a scansione ha principalmente i seguenti moduli: modulo del sistema ottico elettronico, modulo ad alta tensione, modulo del sistema del vuoto, modulo di rilevamento del micro segnale, modulo di controllo, modulo di controllo del micro stadio, ecc.
Due: i vantaggi della microscopia elettronica a scansione
1. Ingrandimento
Poiché la dimensione dello schermo fluorescente del microscopio elettronico a scansione è fissa, il cambio di ingrandimento viene realizzato modificando l'ampiezza di scansione del fascio di elettroni sulla superficie del campione.
Se la corrente della bobina di scansione viene ridotta, il raggio di scansione del fascio di elettroni sul campione verrà ridotto e l'ingrandimento verrà aumentato. La regolazione è molto comoda e può essere regolata continuamente da 20 volte a circa 200,000 volte.
2. Risoluzione
La risoluzione è il principale indice di performance del SEM.
La risoluzione è determinata dal diametro del fascio elettronico incidente e dal tipo di segnale di modulazione:
Minore è il diametro del fascio di elettroni, maggiore è la risoluzione.
Diversi segnali fisici utilizzati per l'imaging hanno risoluzioni diverse.
Ad esempio, gli elettroni SE e BE hanno diversi intervalli di emissione sulla superficie del campione e le loro risoluzioni sono diverse. Generalmente, la risoluzione di SE è di circa 5-10 nm e quella di BE è di circa 50-200 nm.
3. Profondità di campo
Si riferisce a una gamma di capacità che un obiettivo può mettere a fuoco e visualizzare contemporaneamente su varie parti di un campione con irregolarità.
La lente finale del microscopio elettronico a scansione adotta un piccolo angolo di apertura e una lunga lunghezza focale, quindi è possibile ottenere una grande profondità di campo, che è 100-500 volte maggiore di quella di un microscopio ottico generale e 10 volte maggiore di quello di un microscopio elettronico a trasmissione.
Grande profondità di campo, forte senso tridimensionale e forma realistica sono le caratteristiche eccezionali di SEM.
I campioni per SEM sono divisi in due categorie:
1 è un campione con buona conducibilità, che può generalmente mantenere la sua forma originale e può essere osservato al microscopio elettronico senza o con una piccola pulizia;
2. I campioni non conduttivi oi campioni che perdono acqua, degassano, si restringono e si deformano nel vuoto, devono essere opportunamente trattati prima di poter essere osservati.
