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让我们来认识一下扫描电子显微镜

 发布时间:2022-06-13 点击量:313
(SEM)扫描电子显微镜的设计思想和工作原理,早在1935年便已被提出来了。1942年,英国首先制成一台实验室用的扫描电镜,但由于成像的分辨率很差,照相时间太长,所以实用价值不大。经过各国科学工作者的努力,尤其是随着电子工业技术水平的不断发展,到1956年开始生产商品扫描电镜。近数十年来,扫描电镜已广泛地应用在生物学、医学、冶金学等学科的领域中,促进了各有关学科的发展。  
扫描电子显微镜的制造是依据电子与物质的相互作用。当一束高能的入射电子轰击物质表面时,被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征x射线和连续谱X射线、背散射电子、透射电子,以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。同时,也可产生电子-空穴对、晶格振动(声子)、电子振荡(等离子体)。原则上讲,利用电子和物质的相互作用,可以获取被测样品本身的各种物理、化学性质的信息,如形貌、组成、晶体结构、电子结构和内部电场或磁场等。  
一.扫描电镜的特点  
和光学显微镜及透射电镜相比,扫描电镜具有以下特点:  
(一)能够直接观察样品表面的结构,样品的尺寸可大至120mm×80mm×50mm。  
(二)样品制备过程简单,不用切成薄片。  
(三)样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转,因此,可以从各种角度对样品进行观察。  
(四)景深大,图象富有立体感。扫描电镜的景深较光学显微镜大几百倍,比透射电镜大几十倍。  
(五)图象的放大范围广,分辨率也比较高。可放大十几倍到几十万倍,它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间,可达3nm。  
(六)电子束对样品的损伤与污染程度较小。  
(七)在观察形貌的同时,还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析。  
扫描电子显微镜SEM基本参数  
放大率:通过控制扫描区域的大小来控制放大率的。如果需要更高的放大率,只需要扫描更小的一块面积就可以了。放大率由屏幕/照片面积除以扫描面积得到  
场深:扫描电子显微镜SEM中,位于焦平面上下的一小层区域内的样品点都可以得到良好的会焦而成象。这一小层的厚度称为场深,通常为几纳米厚,所以,SEM可以用于纳米级样品的三维成像。  
工作距离:工作距离指从物镜到样品高点的垂直距离。  
如果增加工作距离,可以在其他条件不变的情况下获得更大的场深。  
如果减少工作距离,则可以在其他条件不变的情况下获得更高的分辨率。  
通常使用的工作距离在5毫米到10毫米之间。  
扫描电子显微镜SEM应用  
生物:种子、花粉、细菌……  
医学:血球、病毒……  
动物:大肠、绒毛、细胞、纤维……  
材料:陶瓷、高分子、粉末、环氧树脂……  
化学、物理、地质、冶金、矿物、机械、电机及导电性样品、电子材料等。  
二、工作原理  
从电子枪阴极发出的直径20(m~30(m的电子束,受到阴阳极之间加速电压的作用,射向镜筒,经过聚光镜及物镜的会聚作用,缩小成直径约几毫微米的电子探针。在物镜上部的扫描线圈的作用下,电子探针在样品表面作光栅状扫描并且激发出多种电子信号。这些电子信号被相应的检测器检测,经过放大、转换,变成电压信号,*后被送到显像管的栅极上并且调制显像管的亮度。显像管中的电子束在荧光屏上也作光栅状扫描,并且这种扫描运动与样品表面的电子束的扫描运动严格同步,这样即获得衬度与所接收信号强度相对应的扫描电子像,这种图象反映了样品表面的形貌特征。**节扫描电镜生物样品制备技术大多数生物样品都含有水分,而且比较柔软,因此,在进行扫描电镜观察前,要对样品作相应的处理。扫描电镜样品制备的主要要**:尽可能使样品的表面结构保存好,没有变形和污染,样品干燥并且有良好导电性能。

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