Принцип и структура скенирајућег електронског микроскопа
Скенирајући електронски микроскоп, пуни назив скенирајућег електронског микроскопа, енглески је скенирајући електронски микроскоп (СЕМ), је електронски оптички инструмент који се користи за посматрање површинске структуре објеката.
1. Принцип скенирајућег електронског микроскопа
Израда скенирајућих електронских микроскопа заснива се на интеракцији електрона са материјом. Када сноп високоенергетских људских електрона бомбардује површину материјала, област ексцитације производи секундарне електроне, Ожеове електроне, карактеристичне рендгенске зраке и континуалне рендгенске зраке, повратно расејане електроне, трансмисионе електроне и електромагнетно зрачење у видљивом, ултраљубичастом , и инфрацрвене области. . Истовремено, могу се генерисати и парови електрон-рупа, вибрације решетке (фонони) и осцилације електрона (плазмони). На пример, сакупљање секундарних електрона и повратно расејаних електрона може да добије информације о микроскопској морфологији материјала; прикупљањем рендгенских зрака може се добити информација о хемијском саставу материјала. Скенирајући електронски микроскопи раде тако што скенирају узорак изузетно финим електронским снопом, побуђујући секундарне електроне на површини узорка. Детектор сакупља електроне првог реда, претвара их у оптичке сигнале тамошњим сцинтилатором, а затим их конвертује у електричне сигнале помоћу фотомултипликатора и појачивача, који контролишу интензитет електронског зрака на фосфорном екрану и приказују скенирану слику у синхронизацији са електронским снопом. Слике су тродимензионалне слике које одражавају површинску структуру узорка.
2. Структура скенирајућег електронског микроскопа
(1) Цијев сочива
Цијев сочива укључује електронски пиштољ, кондензаторско сочиво, објектив објектива и систем за скенирање. Његова улога је да генерише изузетно фин електронски сноп (пречника око неколико нанометара) који скенира површину узорка уз побуђивање различитих сигнала.
(2) Електронски систем за прикупљање и обраду сигнала
У комори за узорке, сноп електрона за скенирање ступа у интеракцију са узорком да генерише различите сигнале, укључујући секундарне електроне, повратно расејане електроне, рендгенске зраке, апсорбоване електроне, руске (Оже) електроне и још много тога. Међу горе наведеним сигналима, најважнији су секундарни електрони, који су спољашњи електрони побуђени упадним електронима у атомима узорка, а генеришу се у региону неколико нанометара до десетина нанометара испод површине узорка. Стопа генерисања је углавном одређена морфологијом и саставом узорка. Слика скенирајућег електронског микроскопа обично се односи на секундарну електронску слику, која је најкориснији електронски сигнал за проучавање топографије површине узорка. Сонда детектора која детектује секундарне електроне је сцинтилатор. Када електрони ударе у сцинтилатор, у сцинтилатору се генерише светлост. Ова светлост се преноси кроз светлосну цев до фотомултипликаторске цеви, која претвара светлосни сигнал у струјни сигнал, који се затим пропушта кроз претпојачавање и видео појачање претвара тренутни сигнал у напонски сигнал, који се на крају шаље у мрежу цев за слике.
(3) Електронски систем за приказ и снимање сигнала
Слике скенирајућим електронским микроскопом се приказују на катодној цеви (цеви за слику) и снимају камером. Постоје две врсте сликовних цеви, једна се користи за посматрање и има нижу резолуцију и дуга је цев за накнадни сјај; други се користи за фотографско снимање и има већу резолуцију и кратка је цев после сјаја.
(4) Вакумски систем и систем напајања
Вакум систем скенирајућег електронског микроскопа састоји се од механичке пумпе и пумпе за дифузију уља. Систем напајања обезбеђује специфичну снагу потребну за сваку компоненту.
3. Сврха скенирајућег електронског микроскопа
Најосновнија функција скенирајућих електронских микроскопа је посматрање површина различитих чврстих узорака у високој резолуцији. Слике велике дубине поља су карактеристика посматрања скенирајућим електронским микроскопом, као што су: биологија, ботаника, геологија, металургија, итд. Посматрања могу бити површине узорка, површине реза или попречни пресеци. Металурзи радо виде нетакнуте или истрошене површине директно. Лако проучавајте површине оксида, раст кристала или дефекте корозије. С једне стране, може директније испитати фину структуру папира, текстила, природног или обрађеног дрвета, а биолози га могу користити за проучавање структуре малих, крхких узорака. На пример: честице полена, дијатомеје и инсекти. С друге стране, може да прави тродимензионалне слике које одговарају површини узорка. Скенирајућа електронска микроскопија има широк спектар примена у проучавању чврстих материјала и упоредива је са другим инструментима. За потпуну карактеризацију чврстих материјала, скенирајућа електронска микроскопија.
