Aplicaciones de la microscopía electrónica de barrido
El microscopio electrónico de barrido es un instrumento multifuncional con muchas propiedades superiores y es el instrumento más utilizado. Puede realizar el siguiente análisis básico:
el
(1) Observación y análisis de formas tridimensionales;
el
(2) Mientras se observa la morfología, se realiza el análisis de composición de la microárea.
el
① Observar nanomateriales. Los denominados nanomateriales se refieren a los materiales sólidos obtenidos al presurizar las partículas o cristalitos que componen los materiales en el rango de 0.1 a 100 nm y manteniendo limpia la superficie. Los nanomateriales tienen muchas propiedades físicas y químicas únicas que son diferentes de los estados cristalino y amorfo. Los nanomateriales tienen amplias perspectivas de desarrollo y se convertirán en la dirección clave de la futura investigación de materiales. Una característica importante de la microscopía electrónica de barrido es su alta resolución, que ha sido ampliamente utilizada para observar nanomateriales.
el
② Analizar la fractura del material. Otra característica importante del microscopio electrónico de barrido es que la profundidad de campo es grande y la imagen está llena de tridimensionalidad. La profundidad de foco de un microscopio electrónico de barrido es 10 veces mayor que la de un microscopio electrónico de transmisión y cientos de veces mayor que la de un microscopio óptico. Debido a la gran profundidad de campo de la imagen, la imagen electrónica escaneada obtenida tiene una forma tridimensional y puede proporcionar mucha más información que otros microscopios. Esta característica es muy valiosa para los usuarios. La morfología de la fractura que muestra el microscopio electrónico de barrido presenta la esencia de la fractura del material desde la perspectiva de un nivel profundo y una gran profundidad de campo. Desempeña un papel insustituible en la docencia, la investigación científica y la producción. Aspectos como la determinación de la racionalidad son una herramienta poderosa.
el
③ observar directamente la superficie original de la muestra grande. Puede observar directamente muestras con un diámetro de 100 mm, una altura de 50 mm o tamaños más grandes, sin restricciones en la forma de la muestra, y también se pueden observar superficies rugosas, lo que evita la molestia de preparar muestras y realmente puede observar las muestras El contraste de los diferentes componentes materiales de la muestra en sí (imagen de electrones de retrorreflexión).
el
④ Observe la muestra espesa. Al observar muestras gruesas, puede obtener una alta resolución y la forma más realista. La resolución de la microscopía electrónica de barrido está entre la microscopía óptica y la microscopía electrónica de transmisión. Sin embargo, al comparar la observación de muestras gruesas, debido a que el método de laminación todavía se usa en el microscopio electrónico de transmisión, y la resolución de la laminación solo puede alcanzar los 10 nm, y la observación no es la muestra en sí misma, por lo tanto, use Microscopía electrónica de barrido es más beneficioso observar muestras gruesas y puede obtener información más real sobre la superficie de la muestra.
el
⑤ Observar los detalles de cada área de la muestra. El rango de movimiento de la muestra en la cámara de muestra es muy grande. La distancia de trabajo de otros microscopios suele ser de solo 2 a 3 cm, por lo que, de hecho, solo la muestra puede moverse en un espacio bidimensional. Pero es diferente en el microscopio electrónico de barrido, debido a la gran distancia de trabajo (puede ser superior a 20 mm), la gran profundidad de foco (10 veces mayor que el microscopio electrónico de transmisión) y el gran espacio de la cámara de muestra. por lo tanto, la muestra se puede colocar en el espacio tridimensional. Hay 6 grados de libertad en el movimiento (es decir, traducción espacial tridimensional, rotación espacial tridimensional), y el rango móvil es grande, lo que brinda una gran comodidad. a la observación de los detalles de cada área de la muestra de forma irregular.
el
⑥Observe la muestra bajo un gran campo de visión y bajo aumento. El campo de visión de la muestra observada por el microscopio electrónico de barrido es grande. En un microscopio electrónico de barrido, el campo de visión F que puede observar la muestra al mismo tiempo está determinado por la siguiente fórmula: F=L/M
el
En la fórmula, F——rango del campo de visión;
el
M - la ampliación al observar;
L——El tamaño de pantalla del tubo de imagen.
Si el microscopio electrónico de barrido adopta un tubo de imagen de 30 cm (12 pulgadas), cuando el aumento es de 15 veces, su campo de visión puede alcanzar los 20 mm. En algunos campos, como la investigación criminal y la arqueología, es necesario un campo de visión grande y un aumento bajo para observar la topografía de las muestras.
⑦ Llevar a cabo una observación continua de gran aumento a bajo aumento. El rango variable de aumento es muy amplio y no es necesario enfocar con frecuencia. El rango de aumento del microscopio electrónico de barrido es muy amplio (desde 50,000 a 200,000 veces continuamente ajustable), y después de enfocar una vez, se puede observar continuamente desde un aumento alto hasta un aumento bajo. y de bajo aumento a gran aumento sin reenfocar. El análisis es particularmente conveniente.
⑧ Observación de muestras biológicas. El grado de daño y contaminación de la muestra debido a la irradiación de electrones es muy pequeño. En comparación con otros microscopios electrónicos, debido a que la corriente de la sonda de electrones utilizada para la observación es pequeña (generalmente alrededor de 10 -10 ~ 10 -12A), el tamaño del punto del haz de la sonda de electrones es pequeño (generalmente de 5 nm a decenas de nanómetros), y el electrón La energía de la sonda también es relativamente pequeña (el voltaje de aceleración puede ser tan pequeño como 2 kV), y la muestra no se irradia en un punto fijo, sino que se irradia en forma de barrido de trama, por lo que el daño y la contaminación de la muestra se producen debido a la irradiación de electrones muy pequeños, lo que es especialmente importante para la observación de algunas muestras biológicas.
⑨ Llevar a cabo una observación dinámica. En un microscopio electrónico de barrido, la información de imagen es principalmente información electrónica. De acuerdo con el nivel técnico de la industria electrónica moderna, incluso la información electrónica que cambia a alta velocidad se puede recibir, procesar y almacenar en el tiempo sin dificultad, por lo que se pueden realizar algunas observaciones dinámicas del proceso. Si se instalan accesorios como calentamiento, enfriamiento, doblado, estiramiento y grabado iónico en la cámara de muestra, el proceso de cambio dinámico, como la transición de fase y la fractura, se puede observar a través del dispositivo de TV. 10 Obtener diversa información de la topografía superficial de la muestra. En el microscopio electrónico de barrido, no solo se pueden usar los electrones incidentes para interactuar con la muestra y generar diversa información para obtener imágenes, sino que también se pueden obtener una variedad de métodos especiales de visualización de imágenes a través de métodos de procesamiento de señales, y también se puede obtener información de la superficie. morfología de la muestra. Obtener información diversa. Debido a que la imagen electrónica de barrido no se graba al mismo tiempo, se descompone en casi un millón de piezas y se graba secuencialmente, de modo que el microscopio electrónico de barrido no solo puede observar la morfología de la superficie, sino también analizar la composición y los elementos, y a través de la patrón de canal de electrones. Para el análisis cristalográfico, el tamaño del área seleccionada puede ser de 10 μm a 2 μm.
Debido a las características y funciones mencionadas anteriormente del microscopio electrónico de barrido, los investigadores científicos le han prestado cada vez más atención y se ha utilizado cada vez más. Los microscopios electrónicos de barrido se han utilizado ampliamente en la ciencia de los materiales (materiales metálicos, materiales no metálicos, nanomateriales), metalurgia, biología, medicina, materiales y dispositivos semiconductores, exploración geológica, control de plagas, identificación de desastres (incendios, análisis de fallas), reconocimiento criminal , identificación de gemas, identificación de la calidad del producto y control del proceso de producción en la producción industrial, etc.
