Dadansoddi a Chymhwyso Microsgop Electron mewn Nanodefnyddiau
Fel y mae'r enw'n awgrymu, mae microsgop yn offeryn a ddefnyddir i chwyddo gwrthrychau bach i'w harsylwi. Trwy system optegol electron sy'n cynnwys tair lens electromagnetig, mae'r pelydr electron wedi'i ganolbwyntio ar belydr electron bach o tua sawl nm i arbelydru wyneb y darn prawf. Mae gan y lens diwedd coil sganio, a ddefnyddir yn bennaf i wyro'r trawst electron, fel y gall sganio'r gofod dau ddimensiwn ar y darn prawf, ac mae'r sganiwr hwn wedi'i gydamseru â'r sganio ar y pelydr catod (CRT) . Pan fydd y pelydr electron yn taro Mae electronau eilaidd (electronau eilaidd) ac electronau adlewyrchiedig yn cael eu cyffroi pan fydd y darn prawf yn cael ei brofi. Pan fydd y synhwyrydd yn canfod yr electronau hyn, anfonir y signal i'r CRT trwy'r mwyhadur. Gan fod y cerrynt ar y coil sganio wedi'i gydamseru â cherrynt y tiwb llun, mae'r signal a gynhyrchir ar unrhyw adeg ar wyneb y darn prawf yn cyfateb i'r tiwb llun. Felly, y darn prawf Mae'n offeryn dadansoddol a all fynegi topograffeg a nodweddion yr wyneb fesul un trwy ddelweddu cydamserol. Rhennir microsgopau electron yn sawl math, a gwneir y dewis priodol yn ôl yr anghenion. Mae'r cydraniad delwedd neu'r chwyddo a gynhyrchir gan wahanol dechnolegau microsgop hefyd yn wahanol, megis: microsgop electron sganio SEM, microsgop electron trawsyrru TEM, microsgop electron trawsyrru sganio STM, microsgop grym atomig AFM, ac ati.
Mae priodweddau materol y darn prawf hefyd yn rhan bwysig iawn, a bennir yn y bôn gan dri ffactor: cyfansoddiad strwythurol a bondio, er mwyn arsylwi ar y raddfa fach, ac yna datblygu'r microsgop electron, mae'r offer hyn yn gyfyngedig i wyneb y deunydd , ac ni allant ddarparu gwybodaeth fewnol y deunydd. Cyfansoddiad strwythurol a gwybodaeth bondio, ond mae'n rhaid i wyddonwyr deunydd wybod y cyfansoddiad strwythurol a'r wybodaeth bondio y tu mewn i'r deunydd, felly mae gan y microsgop electron trawsyrru TEM electronau ynni uchel (10 0kM ~ 1MeV) i yrru'r trawst electron i mewn i'r darn prawf, trwy Ar ôl y sampl, oherwydd y rhyngweithio ynni potensial Coulomb rhwng yr electronau a'r atomau y tu mewn i'r sampl, nid oes unrhyw golled o ynni, a elwir yn gyffredin fel y ffenomen "gwasgaru elastig". Gallwn gael gwybodaeth am y microstrwythur mewnol a'r strwythur atomig o electronau gwasgariad elastig ac anelastig. Bydd electronau gwasgaredig elastig ac anelastig gwasgaredig yn cael eu delweddu ar yr awyren ddelwedd drwy'r lens gwrthrychol. Bydd mewnbwn y trawst electron gyda gwahanol egni yn effeithio ar gyfaint y darn prawf, ac mae'r berthynas yn gymesur. Pan fydd y foltedd yn uchel, daw rhai electronau eilaidd o lai na 0.2 μm o'r wyneb (trwch y daflen mica). Felly, mae angen defnyddio foltedd is i arsylwi ar y deunydd polymer fel nanomedr, er mwyn peidio â cholli'r wybodaeth ar yr wyneb uchaf, ond rhoi sylw i'r effaith rhyddhau ar y darn prawf nad yw'n ddargludol.
Dylanwad wyneb y darn prawf ar EDS, os yw'r darn prawf SEM ei hun yn fetel neu os oes ganddo ddargludedd da, gellir ei ganfod yn uniongyrchol heb driniaeth flaenorol. Fodd bynnag, os yw'n an-ddargludydd, rhaid ei orchuddio â ffilm fetel gyda thrwch o 50-200Å ar yr wyneb. Dylai'r ffilm fetel gael ei gorchuddio'n gyfartal ar yr wyneb er mwyn osgoi tarfu ar wyneb y darn prawf. Mae'r ffilm fetel fel arfer yn aur neu Au. - Pd aloi neu blatinwm. Mae'r gweithrediadau paratoi darnau prawf a ddefnyddir yn fwy cyffredin yn cynnwys: torri, glanhau, mewnosod, malu, caboli, erydiad, cotio powdr, platio aur, ac ati Mae angen torri darnau prawf mawr yn feintiau priodol ar gyfer arsylwi, tra bod angen darnau prawf bach gwreiddio ar gyfer arsylwi. Rhaid rhoi sylw i rai egwyddorion wrth baratoi darnau prawf SEM: dylid datgelu'r sefyllfa i'w dadansoddi, dylai dargludedd yr arwyneb fod yn dda, dylid cynnwys sylweddau sy'n gwrthsefyll gwres, hylif neu gel er mwyn osgoi anweddoli, dylai arwynebau nad ydynt yn ddargludol gael eu platio ag aur, oherwydd ni allwn bennu'r elfennau materol Mae'r ffynhonnell, cyfran y signal a gynhyrchir gan yr electronau cefn, yn cael ei ddadansoddi'n ansoddol ac yn feintiol trwy ddadansoddi'r nodweddion a ryddhawyd gan y darn prawf.
Gall microsgop electron arall, TEM, nid yn unig arsylwi'r strwythur dadleoli yn y grisial ac ar ôl prosesu a thriniaeth wres, ond hefyd arsylwi'n uniongyrchol ar ffurfio crisialau eilaidd, cornelu, ailgrisialu, ymgripiad, a dadleoliad mewn crisialau amlgyfnod. Mae llawer o ffenomenau sy'n perthyn yn agos i briodweddau mecanyddol sylweddau, megis y rhyngweithio â gwaddodion, y pelydr electron yn rhyngweithio â'r darn prawf, yn ffurfio patrwm diffreithiant ar yr awyren backfocal ar ôl y lens gwrthrychol, ac yn cynhyrchu delwedd chwyddedig ar y delweddu awyren. . Wrth weithredu microsgop electron, mae'r drych canolradd yn aml yn canolbwyntio ar yr awyren ffocal neu'r awyren ddelweddu y tu ôl i'r lens gwrthrychol trwy newid cerrynt y drych canolradd, ac yna gwelir y patrwm diffreithiant neu'r ddelwedd chwyddedig yn y drefn honno. Y ddwy ddelwedd a gynhyrchir gan wahanol amodau diffreithiant gwahanol rannau'r darn prawf a arbelydrwyd gan y pelydr electron yw delwedd maes llachar a delwedd maes tywyll. Y gwahaniaeth rhyngddynt yw bod agorfa'r lens gwrthrychol yn blocio'r trawst Electron (neu'r trawst electron uniongyrchol), dim ond gadael i'r pelydr electron uniongyrchol basio trwy ddelweddu (trawst electron diffreithiant), arsylwi a thynnu llun y strwythur tri dimensiwn neu dafell ar y wyneb y darn prawf, yn arbennig o addas ar gyfer yr ymchwil o samplau biolegol, ond gyda electron Shoots trwy wrthrychau, gan ddatgelu eu cyflwr mewnol. Gall TEM ddadansoddi nodweddion mor fach ag 1 Å, ar yr amod bod yn rhaid sleisio'r sbesimen â thrwch nad yw'n fwy na 1000 Å. Felly, ni all TEM gyflwyno delwedd chwyddedig o fosgito, ond gall ddatgelu'r firws sydd wedi'i guddio mewn celloedd pryfed.
