Egwyddor a strwythur sganio microsgop electron
Sganio microsgop electron, enw llawn sganio microsgop electron, Saesneg yw microsgop electron sganio (SEM), yn offeryn optegol electronig a ddefnyddir i arsylwi ar y strwythur wyneb gwrthrychau.
1. Yr egwyddor o sganio microsgop electron
Mae gwneuthuriad microsgopau electronau sganio yn seiliedig ar ryngweithio electronau â mater. Pan fydd pelydryn o electronau dynol ynni uchel yn peledu arwyneb deunydd, mae'r rhanbarth cyffroi yn cynhyrchu electronau eilaidd, electronau Auger, pelydrau-X nodweddiadol a phelydrau-X continwwm, electronau ôl-wasgaredig, electronau trawsyrru, ac ymbelydredd electromagnetig yn y gweladwy, uwchfioled. , a rhanbarthau isgoch. . Ar yr un pryd, gellir cynhyrchu parau tyllau electron, dirgryniadau dellt (ffonau), ac osgiliadau electronau (plasmonau). Er enghraifft, gall casglu electronau eilaidd ac electronau backscattered gael gwybodaeth am morffoleg microsgopig y deunydd; gall casglu pelydrau-X gael gwybodaeth am gyfansoddiad cemegol y deunydd. Mae sganio microsgopau electron yn gweithio trwy sganio sampl gyda thrawst electron hynod fân, electronau eilaidd cyffrous ar wyneb y sampl. Cesglir yr electronau gorchymyn cyntaf gan y synhwyrydd, eu trosi'n signalau optegol gan y scintillator yno, ac yna eu trosi'n signalau trydanol gan diwbiau ffoto-multiplier a mwyhaduron, sy'n rheoli dwyster y trawst electron ar y sgrin ffosffor, ac yn arddangos y ddelwedd wedi'i sganio. mewn cydamseriad â'r pelydr electron. Mae'r delweddau yn ddelweddau tri dimensiwn sy'n adlewyrchu strwythur wyneb y sbesimen.
2. Strwythur microsgop electron sganio
(1) Casgen lens
Mae'r gasgen lens yn cynnwys y gwn electron, lens cyddwysydd, lens gwrthrychol a system sganio. Ei rôl yw cynhyrchu pelydr electron hynod fân (tua ychydig o nanometrau mewn diamedr) sy'n sganio wyneb y sampl tra'n cyffroi signalau amrywiol.
(2) System caffael a phrosesu signal electronig
Yn y siambr sampl, mae'r pelydr electron sganio yn rhyngweithio â'r sampl i gynhyrchu amrywiaeth o signalau, gan gynnwys electronau eilaidd, electronau ôl-wasgaredig, pelydrau-X, electronau wedi'u hamsugno, electronau Rwsiaidd (Auger), a mwy. Ymhlith y signalau uchod, y rhai pwysicaf yw electronau eilaidd, sef electronau allanol wedi'u cyffroi gan electronau digwyddiad yn yr atomau sampl, ac a gynhyrchir yn y rhanbarth sawl nanometr i ddegau o nanometrau o dan wyneb y sampl. Pennir y gyfradd gynhyrchu yn bennaf gan morffoleg a chyfansoddiad y sampl. Mae'r ddelwedd microsgop electron sganio fel arfer yn cyfeirio at y ddelwedd electron eilaidd, sef y signal electronig mwyaf defnyddiol i astudio topograffeg wyneb y sampl. Stiliwr y synhwyrydd sy'n synhwyro'r electronau eilaidd yw'r scintillator. Pan fydd yr electronau'n taro'r pefriwr, mae golau'n cael ei gynhyrchu yn y scintillator. Mae'r golau hwn yn cael ei drosglwyddo trwy'r bibell ysgafn i'r tiwb photomultiplier, sy'n trosi'r signal golau yn signal cyfredol, sydd wedyn yn cael ei basio trwy Preamplification ac ymhelaethu fideo yn trosi'r signal cyfredol yn signal foltedd, a anfonir o'r diwedd i grid y tiwb llun.
(3) System arddangos a chofnodi signal electronig
Mae delweddau microsgop electron sganio yn cael eu harddangos ar diwb pelydr cathod (tiwb llun) a'u recordio gan gamera. Mae dau fath o diwbiau llun, defnyddir un ar gyfer arsylwi ac mae ganddo gydraniad is ac mae'n diwb ôl-glow hir; defnyddir y llall ar gyfer recordio ffotograffig ac mae ganddo gydraniad uwch ac mae'n diwb afterglow byr.
(4) System gwactod a system cyflenwad pŵer
Mae system gwactod y microsgop electron sganio yn cynnwys pwmp mecanyddol a phwmp tryledu olew. Mae'r system cyflenwad pŵer yn darparu'r pŵer penodol sy'n ofynnol gan bob cydran.
3. Pwrpas sganio microsgop electron
Swyddogaeth fwyaf sylfaenol sganio microsgopau electron yw arsylwi arwynebau amrywiol samplau solet ar gydraniad uchel. Mae dyfnder mawr o ddelweddau maes yn nodwedd o arsylwadau microsgop electron sganio, megis: bioleg, botaneg, daeareg, meteleg, ac ati. Gall arsylwadau fod yn arwynebau sampl, yn arwynebau wedi'u torri neu'n drawstoriadau. Mae metelegwyr yn hapus i weld arwynebau newydd neu wedi treulio yn uniongyrchol. Astudiwch arwynebau ocsid yn hawdd, tyfiant grisial neu ddiffygion cyrydiad. Ar y naill law, gall archwilio strwythur mân papur, tecstilau, pren naturiol neu bren wedi'i brosesu yn fwy uniongyrchol, a gall biolegwyr ei ddefnyddio i astudio strwythur samplau bach, bregus. Er enghraifft: gronynnau paill, diatomau a phryfed. Ar y llaw arall, gall gymryd lluniau tri dimensiwn sy'n cyfateb i wyneb y sampl. Mae gan sganio microsgopeg electron ystod eang o gymwysiadau wrth astudio deunyddiau solet, ac mae'n debyg i offerynnau eraill. Ar gyfer nodweddiad cyflawn o ddeunyddiau solet, sganio microsgopeg electron.
