Princip i struktura skenirajućeg elektronskog mikroskopa
Pretražni elektronski mikroskop, puni naziv pretražni elektronski mikroskop, engleski je skenirajući elektronski mikroskop (SEM), elektronički je optički instrument koji služi za promatranje površinske strukture predmeta.
1. Princip skenirajućeg elektronskog mikroskopa
Izrada skenirajućih elektronskih mikroskopa temelji se na interakciji elektrona s materijom. Kada snop ljudskih elektrona visoke energije bombardira površinu materijala, pobuđeno područje proizvodi sekundarne elektrone, Augerove elektrone, karakteristične X-zrake i kontinualne X-zrake, povratno raspršene elektrone, prijenosne elektrone i elektromagnetsko zračenje u vidljivom, ultraljubičastom , i infracrvene regije. . Istodobno se mogu generirati i parovi elektron-šupljina, vibracije rešetke (fononi) i oscilacije elektrona (plazmoni). Na primjer, prikupljanjem sekundarnih elektrona i povratno raspršenih elektrona mogu se dobiti informacije o mikroskopskoj morfologiji materijala; prikupljanjem X-zraka mogu se dobiti podaci o kemijskom sastavu materijala. Pretražni elektronski mikroskopi rade tako da skeniraju uzorak izuzetno finim elektronskim snopom, pobuđujući sekundarne elektrone na površini uzorka. Elektrone prvog reda skuplja detektor, tamošnji scintilator pretvara u optičke signale, a zatim ih fotomultiplikatorske cijevi i pojačala pretvaraju u električne signale, koji kontroliraju intenzitet elektronskog snopa na fosfornom ekranu i prikazuju skeniranu sliku. u sinkronizaciji snopa elektrona. Slike su trodimenzionalne slike koje odražavaju strukturu površine uzorka.
2. Građa skenirajućeg elektronskog mikroskopa
(1) Cijev objektiva
Cijev objektiva uključuje elektronski top, kondenzorsku leću, leću objektiva i sustav za skeniranje. Njegova je uloga generirati iznimno fini elektronski snop (promjera oko nekoliko nanometara) koji skenira površinu uzorka dok pobuđuje različite signale.
(2) Elektronički sustav za prikupljanje i obradu signala
U komori za uzorke, snop skenirajućih elektrona stupa u interakciju s uzorkom kako bi generirao različite signale, uključujući sekundarne elektrone, povratno raspršene elektrone, X-zrake, apsorbirane elektrone, ruske (Augerove) elektrone i još mnogo toga. Među gore spomenutim signalima, najvažniji su sekundarni elektroni, koji su vanjski elektroni pobuđeni upadnim elektronima u atomima uzorka, a generiraju se u području nekoliko nanometara do desetaka nanometara ispod površine uzorka. Stopa generiranja uglavnom je određena morfologijom i sastavom uzorka. Slika skenirajućeg elektronskog mikroskopa obično se odnosi na sekundarnu elektronsku sliku, koja je najkorisniji elektronički signal za proučavanje topografije površine uzorka. Sonda detektora koja detektira sekundarne elektrone je scintilator. Kada elektroni pogode scintilator, u scintilatoru se stvara svjetlost. Ovo svjetlo se prenosi kroz svjetlosnu cijev do fotomultiplikatorske cijevi, koja pretvara svjetlosni signal u strujni signal, koji zatim prolazi kroz predpojačalo, a video pojačanje pretvara trenutni signal u naponski signal, koji se na kraju šalje u mrežu slikovna cijev.
(3) Elektronički sustav za prikaz i snimanje signala
Slike skenirajućeg elektronskog mikroskopa prikazuju se na katodnoj cijevi (slikovnoj cijevi) i snimaju kamerom. Postoje dvije vrste slikovnih cijevi, jedna se koristi za promatranje i ima nižu rezoluciju te je duga cijev s naknadnim sjajem; drugi se koristi za fotografsko snimanje i ima veću rezoluciju te je kratka cijev naknadnog sjaja.
(4) Vakuumski sustav i sustav napajanja
Vakuumski sustav skenirajućeg elektronskog mikroskopa sastoji se od mehaničke pumpe i uljne difuzijske pumpe. Sustav napajanja osigurava specifičnu snagu potrebnu za svaku komponentu.
3. Namjena skenirajućeg elektronskog mikroskopa
Najosnovnija funkcija skenirajućih elektronskih mikroskopa je promatranje površina različitih čvrstih uzoraka u visokoj razlučivosti. Slike velike dubine polja značajka su promatranja skenirajućim elektronskim mikroskopom, kao što su: biologija, botanika, geologija, metalurgija itd. Promatranja mogu biti površine uzoraka, površine rezova ili presjeci. Metalurzi su sretni što izravno vide netaknute ili istrošene površine. Lako proučavajte oksidne površine, rast kristala ili nedostatke korozije. S jedne strane, može izravnije ispitati finu strukturu papira, tekstila, prirodnog ili prerađenog drva, a biolozi ga mogu koristiti za proučavanje strukture malih, lomljivih uzoraka. Na primjer: čestice peludi, dijatomeje i kukci. S druge strane, može snimati trodimenzionalne slike koje odgovaraju površini uzorka. Pretražna elektronska mikroskopija ima širok raspon primjena u proučavanju čvrstih materijala i usporediva je s drugim instrumentima. Za potpunu karakterizaciju čvrstih materijala, pretražna elektronska mikroskopija.
