哈嘍小伙伴們 ，今天給大家科普一個(gè)小知識(shí)。在日常生活中我們或多或少的都會(huì)接觸到電子掃描顯微鏡基本原理_電子掃描顯微鏡_SEM的工作原理方面的一些說(shuō)法，有的小伙伴還不是很了解，今天就給大家詳細(xì)的介紹一下關(guān)于電子掃描顯微鏡基本原理_電子掃描顯微鏡_SEM的工作原理的相關(guān)內(nèi)容。

1、[掃描電子顯微鏡] 掃描電子顯微鏡 (scanning electron microscopy，SEM) 　　掃描電子顯微鏡是1965年發(fā)明的較現(xiàn)代的細(xì)胞生物學(xué)研究工具，主要是利用二次電子信號(hào)成像來(lái)觀察樣品的表面形態(tài)，即用極狹窄的電子束去掃描樣品，通過(guò)電子束與樣品的相互作用產(chǎn)生各種效應(yīng)，其中主要是樣品的二次電子發(fā)射。

2、二次電子能夠產(chǎn)生樣品表面放大的形貌像，這個(gè)像是在樣品被掃描時(shí)按時(shí)序建立起來(lái)的，即使用逐點(diǎn)成像的方法獲得放大像。

(資料圖片僅供參考)

3、 　　掃描電子顯微鏡的制造是依據(jù)電子與物質(zhì)的相互作用。

4、當(dāng)一束高能的入射電子轟擊物質(zhì)表面時(shí)，被激發(fā)的區(qū)域?qū)a(chǎn)生二次電子、俄歇電子、特征x射線和連續(xù)譜X射線、背散射電子、透射電子，以及在可見、紫外、紅外光區(qū)域產(chǎn)生的電磁輻射。

5、同時(shí)，也可產(chǎn)生電子-空穴對(duì)、晶格振動(dòng) (聲子)、電子振蕩 (等離子體)。

6、原則上講，利用電子和物質(zhì)的相互作用，可以獲取被測(cè)樣品本身的各種物理、化學(xué)性質(zhì)的信息，如形貌、組成、晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和內(nèi)部電場(chǎng)或磁場(chǎng)等等。

7、掃描電子顯微鏡正是根據(jù)上述不同信息產(chǎn)生的機(jī)理，采用不同的信息檢測(cè)器，使選擇檢測(cè)得以實(shí)現(xiàn)。

8、如對(duì)二次電子、背散射電子的采集，可得到有關(guān)物質(zhì)微觀形貌的信息;對(duì)x射線的采集，可得到物質(zhì)化學(xué)成分的信息。

9、正因如此，根據(jù)不同需求，可制造出功能配置不同的掃描電子顯微鏡。

10、 [編輯本段] SEM機(jī)構(gòu)組成 　　掃描電子顯微鏡由三大部分組成：真空系統(tǒng)，電子束系統(tǒng)以及成像系統(tǒng)。

11、 　　以下提到掃描電子顯微鏡之處，均用SEM代替 　　真空系統(tǒng) 　　真空系統(tǒng)主要包括真空泵和真空柱兩部分。

12、真空柱是一個(gè)密封的柱形容器。

13、 　　真空泵用來(lái)在真空柱內(nèi)產(chǎn)生真空。

14、有機(jī)械泵、油擴(kuò)散泵以及渦輪分子泵三大類，機(jī)械泵加油擴(kuò)散泵的組合可以滿足配置鎢槍的SEM的真空要求，但對(duì)于裝置了場(chǎng)致發(fā)射槍或六硼化鑭槍的SEM,則需要機(jī)械泵加渦輪分子泵的組合。

15、 　　成象系統(tǒng)和電子束系統(tǒng)均內(nèi)置在真空柱中。

16、真空柱底端即為右圖所示的密封室，用于放置樣品。

17、 　　之所以要用真空，主要基于以下兩點(diǎn)原因： 　　電子束系統(tǒng)中的燈絲在普通大氣中會(huì)迅速氧化而失效，所以除了在使用SEM時(shí)需要用真空以外，平時(shí)還需要以純氮?dú)饣蚨栊詺怏w充滿整個(gè)真空柱。

18、 　　為了增大電子的平均自由程，從而使得用于成象的電子更多。

19、 　　電子束系統(tǒng) 　　電子束系統(tǒng)由電子槍和電磁透鏡兩部分組成，主要用于產(chǎn)生一束能量分布極窄的、電子能量確定的電子束用以掃描成象。

20、 　　電子槍 　　電子槍用于產(chǎn)生電子，主要有兩大類，共三種。

21、 　　一類是利用場(chǎng)致發(fā)射效應(yīng)產(chǎn)生電子，稱為場(chǎng)致發(fā)射電子槍。

22、這種電子槍極其昂貴，在十萬(wàn)美元以上，且需要小于10-10torr的極高真空。

23、但它具有至少1000小時(shí)以上的壽命，且不需要電磁透鏡系統(tǒng)。

24、 　　另一類則是利用熱發(fā)射效應(yīng)產(chǎn)生電子，有鎢槍和六硼化鑭槍兩種。

25、鎢槍壽命在30～100小時(shí)之間，價(jià)格便宜，但成象不如其他兩種明亮，常作為廉價(jià)或標(biāo)準(zhǔn)SEM配置。

26、六硼化鑭槍壽命介于場(chǎng)致發(fā)射電子槍與鎢槍之間，為200～1000小時(shí)，價(jià)格約為鎢槍的十倍，圖像比鎢槍明亮5～10倍，需要略高于鎢槍的真空，一般在10-7torr以上；但比鎢槍容易產(chǎn)生過(guò)度飽和和熱激發(fā)問(wèn)題。

27、 　　電磁透鏡 　　熱發(fā)射電子需要電磁透鏡來(lái)成束，所以在用熱發(fā)射電子槍的SEM上，電磁透鏡必不可少。

28、通常會(huì)裝配兩組： 　　匯聚透鏡：顧名思義，匯聚透鏡用匯聚電子束，裝配在真空柱中，位于電子槍之下。

29、通常不止一個(gè)，并有一組匯聚光圈與之相配。

30、但匯聚透鏡僅僅用于匯聚電子束，與成象會(huì)焦無(wú)關(guān)。

31、 　　物鏡：物鏡為真空柱中最下方的一個(gè)電磁透鏡，它負(fù)責(zé)將電子束的焦點(diǎn)匯聚到樣品表面。

32、 　　成像系統(tǒng) 　　電子經(jīng)過(guò)一系列電磁透鏡成束后，打到樣品上與樣品相互作用，會(huì)產(chǎn)生次級(jí)電子、背散射電子、歐革電子以及X射線等一系列信號(hào)。

33、所以需要不同的探測(cè)器譬如次級(jí)電子探測(cè)器、X射線能譜分析儀等來(lái)區(qū)分這些信號(hào)以獲得所需要的信息。

34、雖然X射線信號(hào)不能用于成象，但習(xí)慣上，仍然將X射線分析系統(tǒng)劃分到成象系統(tǒng)中。

35、 　　有些探測(cè)器造價(jià)昂貴，比如Robinsons式背散射電子探測(cè)器，這時(shí)，可以使用次級(jí)電子探測(cè)器代替，但需要設(shè)定一個(gè)偏壓電場(chǎng)以篩除次級(jí)電子。

36、 [編輯本段] SEM的工作原理 　　 [光學(xué)顯微鏡、TEM、SEM成像原理比較] 光學(xué)顯微鏡、TEM、SEM成像原理比較 SEM 的工作原理是用一束極細(xì)的電子束掃描樣品，在樣品表面激發(fā)出次級(jí)電子，次級(jí)電子的多少與電子束入射角有關(guān)，也就是說(shuō)與樣品的表面結(jié)構(gòu)有關(guān)，次級(jí)電子由探測(cè)體收集，并在那里被閃爍器轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，再經(jīng)光電倍增管和放大器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)來(lái)控制熒光屏上電子束的強(qiáng)度，顯示出與電子束同步的掃描圖像。

37、圖像為立體形象，反映了標(biāo)本的表面結(jié)構(gòu)。

38、為了使標(biāo)本表面發(fā)射出次級(jí)電子，標(biāo)本在固定、脫水后，要噴涂上一層重金屬微粒，重金屬在電子束的轟擊下發(fā)出次級(jí)電子信號(hào)。

本文到此分享完畢，希望對(duì)大家有所幫助。

關(guān)鍵詞： 掃描電子顯微鏡原理