扫描式电子显微镜(SEM)是一种利用高能电子束扫描样品表面,通过检测电子与样品相互作用产生的信号来获取样品形貌、成分等信息的高分辨率显微技术。
1.电子束发射与聚焦:SEM的电子源通常为热发射枪或场发射枪,电子在加速电压作用下从电子枪发射,形成电子束。该电子束经过2-3个电子透镜(如电磁透镜)的聚焦,被压缩成直径小的高能束流,可达到纳米级甚至更细的尺度,从而确保对样品表面的高精度扫描。
2.电子束扫描与信号激发:聚焦后的电子束在扫描线圈的控制下,按特定路径在样品表面进行逐行扫描。扫描过程中,电子束与样品表层原子发生相互作用,产生多种物理信号,主要包括二次电子、背散射电子和特征X射线等。
3.信号采集与图像形成:探测器负责捕获这些物理信号并将其转化为电信号,随后经放大器放大,输送到显像管的栅极。显像管中的电子束强度会随接收到的信号强度变化,进而同步调制荧光屏上对应位置的亮度。由于电子束在样品表面的扫描位置与显像管荧光屏上的电子束位置一一对应,在荧光屏上呈现出与样品表面特征相符的图像。
4.化学成分分析:特征X射线的能量因原子种类不同而存在差异,通过对特征X射线进行能谱分析,能够确定样品中的元素种类以及各元素的含量。
扫描式电子显微镜的使用注意事项:
1.安全操作
-遵守实验室安全规定,佩戴适当的个人防护装备如手套、护目镜等。
-在进行任何维护或调整前务必断开电源并确保高压系统已降至安全水平。
2.样品要求
-严禁测试潮湿、易挥发、磁性强、松散粉末状、腐蚀性以及含有机溶剂等特殊样品。若确需测试非常规样品,请提前联系设备工程师咨询确认后再预约送样。
-同一次装入扫描电镜的样品,高度差不要超过1.5mm。
3.环境控制
-保持实验室洁净无尘以减少灰尘颗粒进入仪器内部影响性能。
-避免直射光线照射到样品上以减少背景噪音干扰。