Analyse og anvendelse af elektronmikroskop i nanomaterialer
Som navnet antyder, er et mikroskop et instrument, der bruges til at forstørre små objekter til observation. Gennem et elektronoptisk system, der består af tre elektromagnetiske linser, fokuseres elektronstrålen til en lille elektronstråle på ca. flere nm for at bestråle prøveemnets overflade. Endelinsen er udstyret med en scanningsspole, som hovedsageligt bruges til at afbøje elektronstrålen, så den kan scanne det todimensionelle rum på teststykket, og denne scanner er synkroniseret med scanningen på katodestrålen (CRT) . Når elektronstrålen rammer Sekundære elektroner (sekundære elektroner), og reflekterede elektroner exciteres, når prøveemnet testes. Når disse elektroner detekteres af detektoren, sendes signalet til CRT'en gennem forstærkeren. Da strømmen på scanningsspolen er synkroniseret med billedrørets strøm, svarer signalet, der genereres på et hvilket som helst punkt på overfladen af prøveemnet, til billedrøret. Derfor er teststykket Det er et analytisk instrument, der kan udtrykke topografien og karakteristika af overfladen én efter én ved hjælp af synkron billeddannelse. Elektronmikroskoper er opdelt i mange typer, og det passende udvalg foretages efter behov. Billedopløsningen eller forstørrelsen produceret af forskellige mikroskopteknologier er også forskellig, såsom: SEM scanningselektronmikroskop, TEM transmissionselektronmikroskop, STM scanning transmissionselektronmikroskop, AFM atomkraftmikroskop osv.
Materialeegenskaberne af prøvestykket er også en meget vigtig del, dybest set bestemt af tre faktorer: strukturel sammensætning og binding, for at observere den lille skala og derefter udvikle elektronmikroskopet, disse værktøjer er begrænset til overfladen af materialet , og kan ikke give materialets interne oplysninger. Strukturel sammensætning og bindingsinformation, men materialeforskere skal kende den strukturelle sammensætning og bindingsinformation inde i materialet, så TEM transmissionselektronmikroskopet har højenergielektroner (100kM~1MeV) til at drive elektronstrålen ind i test stykke, gennem Efter prøven, på grund af Coulomb potentielle energi-interaktion mellem elektronerne og atomerne inde i prøven, er der intet tab af energi, som er almindeligt kendt som "elastisk spredning"-fænomenet. Vi kan få information om den indre mikrostruktur og atomstruktur fra elastiske og uelastiske spredningselektroner. Elastisk spredte og uelastisk spredte elektroner vil blive afbildet på billedplanet gennem objektivlinsen. Elektronstråleinputtet med forskellige energier vil påvirke prøveemnets volumen, og forholdet er proportionalt. Når spændingen er høj, kommer nogle sekundære elektroner fra under 0,2 μm fra overfladen (glimmerarkets tykkelse). Derfor er det nødvendigt at bruge en lavere spænding til at observere polymermaterialet, såsom nanometer, for ikke at miste informationen på den øvre overflade, men vær opmærksom på afladningseffekten på det ikke-ledende prøvestykke.
Indflydelsen af overfladen af prøveemnet på EDS, hvis selve SEM prøveemnet er metal eller har god ledningsevne, kan det detekteres direkte uden forudgående behandling. Men hvis det er en ikke-leder, skal det belægges med en metalfilm med en tykkelse på 50-200Å på overfladen. Metalfilmen skal være jævnt belagt på overfladen for at undgå at forstyrre overfladen af prøveemnet. Metalfilmen er normalt guld eller Au. - Pd-legering eller platin. De mere almindeligt anvendte forberedelsesoperationer for prøvestykker omfatter: skæring, rengøring, indstøbning, slibning, polering, erosion, pulverlakering, guldbelægning osv. Store prøvestykker skal skæres i passende størrelser til observation, mens små prøvestykker skal indlejret til observation. Nogle principper skal være opmærksomme ved forberedelsen af SEM-prøveemner: positionen, der skal analyseres, skal afsløres, overfladens ledningsevne skal være god, varmebestandige, flydende eller gel-lignende stoffer skal være indeholdt for at undgå fordampning, ikke-ledende overflader bør belægges med guld, fordi vi ikke kan bestemme materialeelementerne Kilden, andelen af signalet, der genereres af de tilbagespredte elektroner, analyseres kvalitativt og kvantitativt ved at analysere de egenskaber, som testemnet frigiver.
Et andet elektronmikroskop, TEM, kan ikke kun observere dislokationsstrukturen i krystallen og efter forarbejdning og varmebehandling, men også direkte observere dannelsen af sekundære krystaller, hjørner, omkrystallisation, krybning og dislokation i flerfasede krystaller. Mange fænomener, der er tæt beslægtede med stoffers mekaniske egenskaber, såsom interaktionen med udfældninger, elektronstrålen interagerer med testemnet, danner et diffraktionsmønster på det tilbagefokale plan efter objektivlinsen og genererer et forstørret billede på billeddannelsen fly. . Når man betjener et elektronmikroskop, fokuseres det mellemliggende spejl ofte på brændplanet eller billedplanet bag objektivlinsen ved at ændre strømmen af det mellemliggende spejl, og derefter observeres henholdsvis diffraktionsmønsteret eller det forstørrede billede. De to billeder, der genereres af de forskellige diffraktionsbetingelser af de forskellige dele af prøveemnet, der bestråles af elektronstrålen, er et lyst feltbillede og et mørkt feltbillede. Forskellen mellem dem er, at objektivlinsens blænde blokerer elektronstrålen (eller direkte elektronstråle), kun lader den direkte elektronstråle passere gennem billeddannelse (diffraktionselektronstråle), observer og fotografer den tredimensionelle struktur eller skive på overflade af prøvestykket, især velegnet til forskning af biologiske prøver, men med elektronskud gennem objekter, der afslører deres indre tilstand. TEM kan analysere træk så små som 1 Å, forudsat at prøven skal skæres i skiver med en tykkelse, der ikke overstiger 1000 Å. Derfor kan TEM ikke præsentere et forstørret billede af en myg, men det kan afsløre den virus, der er gemt i insektceller.
