Prinsip dan struktur mikroskop elektron pengimbasan
Mikroskop elektron pengimbasan, nama penuh mikroskop elektron pengimbasan, Bahasa Inggeris ialah mikroskop elektron pengimbasan (SEM), ialah alat optik elektronik yang digunakan untuk memerhati struktur permukaan objek.
1. Prinsip pengimbasan mikroskop elektron
Pembuatan mikroskop elektron pengimbasan adalah berdasarkan interaksi elektron dengan jirim. Apabila pancaran elektron manusia bertenaga tinggi mengebom permukaan bahan, kawasan pengujaan menghasilkan elektron sekunder, elektron Auger, sinar-X ciri dan sinar-X kontinum, elektron berselerak belakang, elektron penghantaran dan sinaran elektromagnet dalam sinaran ultraungu yang boleh dilihat. , dan kawasan inframerah. . Pada masa yang sama, pasangan lubang elektron, getaran kekisi (fonon), dan ayunan elektron (plasmon) juga boleh dijana. Sebagai contoh, pengumpulan elektron sekunder dan elektron berselerak belakang boleh mendapatkan maklumat tentang morfologi mikroskopik bahan; pengumpulan sinar-X boleh mendapatkan maklumat tentang komposisi kimia bahan tersebut. Mikroskop elektron pengimbasan berfungsi dengan mengimbas sampel dengan pancaran elektron yang sangat halus, elektron sekunder yang mengujakan pada permukaan sampel. Elektron tertib pertama dikumpulkan oleh pengesan, ditukar menjadi isyarat optik oleh scintillator di sana, dan kemudian ditukar menjadi isyarat elektrik oleh tiub dan penguat fotomultiplier, yang mengawal keamatan pancaran elektron pada skrin fosfor, dan memaparkan imej yang diimbas. dalam penyegerakan dengan pancaran elektron. Imej adalah imej tiga dimensi yang mencerminkan struktur permukaan spesimen.
2. Struktur mikroskop elektron pengimbasan
(1) Tong kanta
Tong kanta termasuk pistol elektron, kanta pemeluwap, kanta objektif dan sistem pengimbasan. Peranannya adalah untuk menghasilkan pancaran elektron yang sangat halus (kira-kira beberapa nanometer diameter) yang mengimbas permukaan sampel sambil menarik pelbagai isyarat.
(2) Sistem pemerolehan dan pemprosesan isyarat elektronik
Dalam ruang sampel, pancaran elektron pengimbasan berinteraksi dengan sampel untuk menghasilkan pelbagai isyarat, termasuk elektron sekunder, elektron berselerak belakang, sinar-X, elektron terserap, elektron Rusia (Auger) dan banyak lagi. Antara isyarat yang disebutkan di atas, yang paling penting ialah elektron sekunder, iaitu elektron luar yang teruja oleh elektron kejadian dalam atom sampel, dan dijana di rantau ini beberapa nanometer hingga puluhan nanometer di bawah permukaan sampel. Kadar penjanaan terutamanya ditentukan oleh morfologi dan komposisi sampel. Imej mikroskop elektron pengimbasan biasanya merujuk kepada imej elektron sekunder, yang merupakan isyarat elektronik yang paling berguna untuk mengkaji topografi permukaan sampel. Probe pengesan yang mengesan elektron sekunder ialah scintillator. Apabila elektron terkena scintillator, cahaya terhasil dalam scintillator. Cahaya ini dihantar melalui paip cahaya ke tiub photomultiplier, yang menukar isyarat cahaya kepada isyarat semasa, yang kemudiannya melalui Praamplifikasi dan penguatan video menukar isyarat semasa menjadi isyarat voltan, yang akhirnya dihantar ke grid tabung gambar.
(3) Paparan isyarat elektronik dan sistem rakaman
Imej mikroskop elektron mengimbas dipaparkan pada tiub sinar katod (tiub gambar) dan dirakam oleh kamera. Terdapat dua jenis tiub gambar, satu digunakan untuk pemerhatian dan mempunyai resolusi yang lebih rendah dan merupakan tiub afterglow yang panjang; satu lagi digunakan untuk rakaman fotografi dan mempunyai resolusi yang lebih tinggi dan merupakan tiub bercahaya pendek.
(4) Sistem vakum dan sistem bekalan kuasa
Sistem vakum mikroskop elektron pengimbasan terdiri daripada pam mekanikal dan pam resapan minyak. Sistem bekalan kuasa menyediakan kuasa khusus yang diperlukan oleh setiap komponen.
3. Tujuan pengimbasan mikroskop elektron
Fungsi paling asas pengimbasan mikroskop elektron adalah untuk memerhati permukaan pelbagai sampel pepejal pada resolusi tinggi. Imej medan kedalaman yang besar ialah ciri pengimbasan pemerhatian mikroskop elektron, seperti: biologi, botani, geologi, metalurgi, dll. Pemerhatian boleh berupa permukaan sampel, permukaan potong atau keratan rentas. Ahli metalurgi gembira melihat permukaan yang bersih atau usang secara langsung. Kaji permukaan oksida, pertumbuhan kristal atau kecacatan kakisan dengan mudah. Di satu pihak, ia boleh mengkaji secara lebih langsung struktur halus kertas, tekstil, kayu semula jadi atau diproses, dan ahli biologi boleh menggunakannya untuk mengkaji struktur sampel yang kecil dan rapuh. Contohnya: zarah debunga, diatom dan serangga. Sebaliknya, ia boleh mengambil gambar tiga dimensi yang sepadan dengan permukaan sampel. Mikroskopi elektron pengimbasan mempunyai pelbagai aplikasi dalam kajian bahan pepejal, dan setanding dengan instrumen lain. Untuk pencirian lengkap bahan pepejal, imbasan mikroskop elektron.
