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技術(shù)文章

掃描電鏡的工作原理及特點分析

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掃描電鏡(ScanningElectronMicroscope,簡寫為SEM)是一個復雜的系統(tǒng),濃縮了電子光學技術(shù)、真空技術(shù)、精細機械結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)代計算機控制技術(shù)。掃描電鏡主要是針對具有高低差較大、粗糙不平的厚塊試樣進行觀察,因而在設計上突出了景深效果,一般用來分析斷口以及未經(jīng)人工處理的自然表面。

工作原理:  
掃描電鏡電子槍發(fā)射出來的電子束,在加速電壓的作用下,經(jīng)過電磁透鏡系統(tǒng)匯聚,形成一個細的電子束斑聚焦在樣品表面,末級透鏡上裝有的掃描線圈可控制電子束在樣品表面掃描,同時高能電子束作用在樣品表面會激發(fā)出各種信號,主要包括:二次電子、背散射電子、吸收電子、X射線、俄歇電子、陰極熒光和透射電子等,這些信號被相應的接收器接收,經(jīng)放大后送到顯像管的柵極上,調(diào)制顯像管的亮度,電子束打到樣品上一點,在顯像管熒光屏上就出現(xiàn)一個亮點,掃描電鏡就是這樣采用逐點成像的方法,把樣品表面不同的特征,按順序成比例地轉(zhuǎn)換為視頻信號,從而使我們在熒光屏上觀察到樣品表面的各種特征圖像。  
 
特點  
(1)能夠直接觀察樣品表面的結(jié)構(gòu),樣品的尺寸可大至120mm*80mm*50mm。  
(2)樣品的制備過程簡單,不用切成薄片。  
(3)樣品可以在樣品室中作三維空間的平移和旋轉(zhuǎn),因此可以從各種角度對樣品進行觀察。  
(4)景深大,圖像富有立體感,可直接觀察各種試樣凹凸不平表面的細微結(jié)構(gòu)。掃描電鏡的景深較光學顯微鏡大幾百倍,比透射電鏡大幾十倍。  
(5)圖像的放大范圍廣,分辨率也比較高。可放大十幾倍到幾十萬倍,它基本上包括了從放大鏡、光學顯微鏡直到透射電鏡的放大范圍。分辨率介于光學顯微鏡與透射電鏡之間,可達3nm。  
(6)電子束對樣品的損傷與污染程度較小。  
(7)能夠進行動態(tài)觀察(如動態(tài)拉伸、壓縮、彎曲、升降溫等)。  
(8)在觀察形貌的同時,還可利用從樣品發(fā)出的其他信號做微區(qū)成分及晶體學分析。

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