Hvordan er billeddannelsesprincipperne for scanningselektronmikroskopi og transmissionselektronmikroskopi forskellige
Scanningelektronmikroskopi involverer hovedsageligt sekundær elektronafbildning efter elektronstrålebestråling på prøven, mens det lyse feltbillede af transmissionselektronmikroskopi er transmissionselektronafbildning.
Elektronmikroskop, forkortet som elektronmikroskop, er blevet et uundværligt og vigtigt værktøj i moderne videnskab og teknologi efter mere end halvtreds års udvikling.
Elektronmikroskopet består af tre dele: et spejlrør, et vakuumapparat og et strømskab.
Linserøret består hovedsageligt af elektroniske kilder, elektroniske linser, prøvestativer, fluorescerende skærme og detektorer, som normalt er samlet i en søjle fra top til bund.
Elektroniske linser bruges til at fokusere elektroner og er den vigtigste komponent i røret i et elektronmikroskop. Magnetiske linser bruges generelt, og nogle gange bruges elektrostatiske linser også. Den bruger et rumligt elektrisk eller magnetisk felt, der er symmetrisk til spejlrørets akse til at bøje elektronbanen mod aksen og danner et fokus. Dens funktion er den samme som en optisk linse (konveks linse) i et optisk mikroskop til at fokusere lysstrålen, så det kaldes en elektronlinse. Fokus på en optisk linse er fast, mens fokus på en elektronlinse kan justeres, så et elektronmikroskop ikke har et bevægeligt linsesystem som et optisk mikroskop. De fleste moderne elektronmikroskoper bruger elektromagnetiske linser, som fokuserer elektroner gennem et stærkt magnetfelt genereret af en stabil DC-excitationsstrøm, der passerer gennem en spole med polsko. Elektronkilden er sammensat af en katode, der frigiver frie elektroner, en gate og en anode, der accelererer elektroner i et cirkulært mønster. Spændingsforskellen mellem katoden og anoden skal være meget høj, typisk mellem tusindvis af volt og 3 millioner volt. Det kan udsende og danne elektronstråler med ensartet hastighed, så stabiliteten af accelerationsspændingen er påkrævet at være ikke mindre end en tusindedel.
Prøven kan placeres stabilt på prøvestativet, og der er ofte enheder, der kan bruges til at ændre prøven (såsom flytning, rotation, opvarmning, afkøling, strækning osv.).
Hvorfor bruge en fluorescerende skærm? Fordi elektronstrålen ikke kan ses med det blotte øje, er det nødvendigt at bruge en fluorescerende skærm til at forvandle elektronstrålen til en synlig lyskilde for at danne et billede, der kan ses af øjnene.
Detektorer bruges til at indsamle elektroniske signaler eller sekundære signaler.
Elektronstrålen i et scanningselektronmikroskop passerer ikke gennem prøven, fokuserer kun elektronstrålen så meget som muligt på et lille område af prøven og scanner derefter prøven række for række. De indfaldende elektroner får prøveoverfladen til at blive exciteret med sekundære elektroner. Mikroskopet observerer elektronerne spredt fra hvert punkt. Scintillationskrystallen placeret ved siden af prøven modtager disse sekundære elektroner og modulerer billedrørets elektronstråleintensitet efter forstærkning og ændrer således lysstyrken af billedrørets fluorescerende skærm. Billedet er et tredimensionelt billede, der afspejler prøvens overfladestruktur. Billedrørets afbøjningsspole er synkroniseret med elektronstrålen på prøveoverfladen til scanning, således at billedrørets fluorescerende skærm viser morfologibilledet af prøveoverfladen, som ligner arbejdsprincippet for industrielt tv. På grund af det faktum, at elektroner i et sådant mikroskop ikke behøver at transmittere gennem prøven, behøver den spænding, hvormed elektroner accelererer, ikke at være særlig høj.
Opløsningen af et scanningselektronmikroskop afhænger hovedsageligt af diameteren af elektronstrålen på overfladen af prøven. Forstørrelsen er forholdet mellem scanningsamplituden på billedrøret og scanningsamplituden på prøven, som kontinuerligt kan ændre sig fra titusinder til hundredtusindvis af gange. Scanning elektronmikroskopi kræver ikke meget tynde prøver; Billeder har en stærk følelse af stereoskopi; Det kan analysere sammensætningen af stoffer ved hjælp af information såsom sekundære elektroner, absorberede elektroner og røntgenstråler genereret af interaktionen mellem elektronstråler og stoffer.
Fremstillingen af scanningselektronmikroskopi er baseret på samspillet mellem elektroner og stof. Når en højenergi menneskelig elektronstråle bombarderer overfladen af et stof, vil det exciterede område generere sekundære elektroner, Auger-elektroner, karakteristiske og kontinuerlige røntgenstråler, tilbagespredte elektroner, transmitterede elektroner og elektromagnetisk stråling i det synlige, ultraviolette og infrarøde områder. Samtidig kan elektronhulpar, gittervibrationer (fononer) og elektronoscillationer (plasma) også genereres.
