El principio y la estructura del microscopio electrónico de barrido.
El microscopio electrónico de barrido, el nombre completo de microscopio electrónico de barrido, en inglés es microscopio electrónico de barrido (SEM), es un instrumento óptico electrónico utilizado para observar la estructura de la superficie de los objetos.
1. El principio del microscopio electrónico de barrido.
La fabricación de microscopios electrónicos de barrido se basa en la interacción de los electrones con la materia. Cuando un haz de electrones humanos de alta energía bombardea la superficie de un material, la región de excitación produce electrones secundarios, electrones Auger, rayos X característicos y rayos X continuos, electrones retrodispersados, electrones de transmisión y radiación electromagnética en el visible, ultravioleta , y regiones infrarrojas. . Al mismo tiempo, también se pueden generar pares electrón-hueco, vibraciones de red (fonones) y oscilaciones de electrones (plasmones). Por ejemplo, la colección de electrones secundarios y electrones retrodispersados puede obtener información sobre la morfología microscópica del material; la colección de rayos X puede obtener información sobre la composición química del material. Los microscopios electrónicos de barrido funcionan escaneando una muestra con un haz de electrones extremadamente fino, excitando electrones secundarios en la superficie de la muestra. Los electrones de primer orden son recogidos por el detector, convertidos en señales ópticas por el centelleador allí, y luego convertidos en señales eléctricas por tubos fotomultiplicadores y amplificadores, que controlan la intensidad del haz de electrones en la pantalla de fósforo y muestran la imagen escaneada. en sincronización con el haz de electrones. Las imágenes son imágenes tridimensionales que reflejan la estructura superficial de la muestra.
2. La estructura del microscopio electrónico de barrido.
(1) barril de lente
El cilindro de la lente incluye el cañón de electrones, la lente del condensador, la lente del objetivo y el sistema de exploración. Su función es generar un haz de electrones extremadamente fino (alrededor de unos pocos nanómetros de diámetro) que escanea la superficie de la muestra mientras excita varias señales.
(2) Sistema de procesamiento y adquisición de señales electrónicas
En la cámara de muestra, el haz de electrones de barrido interactúa con la muestra para generar una variedad de señales, incluidos electrones secundarios, electrones retrodispersados, rayos X, electrones absorbidos, electrones rusos (Auger) y más. Entre las señales mencionadas anteriormente, las más importantes son los electrones secundarios, que son electrones externos excitados por electrones incidentes en los átomos de la muestra, y se generan en la región de varios nanómetros a decenas de nanómetros por debajo de la superficie de la muestra. La tasa de generación está determinada principalmente por la morfología y composición de la muestra. La imagen del microscopio electrónico de barrido generalmente se refiere a la imagen de electrones secundarios, que es la señal electrónica más útil para estudiar la topografía de la superficie de la muestra. La sonda del detector que detecta los electrones secundarios es el centelleador. Cuando los electrones golpean el centelleador, se genera luz en el centelleador. Esta luz se transmite a través del tubo de luz al tubo fotomultiplicador, que convierte la señal de luz en una señal de corriente, que luego pasa por la preamplificación y la amplificación de video convierte la señal de corriente en una señal de voltaje, que finalmente se envía a la rejilla del Tubo de imagen.
(3) Sistema de registro y visualización de señales electrónicas
Las imágenes del microscopio electrónico de barrido se muestran en un tubo de rayos catódicos (tubo de imagen) y se graban con una cámara. Hay dos tipos de tubos de imagen, uno se usa para observación y tiene una resolución más baja y es un tubo de resplandor prolongado; el otro se usa para grabación fotográfica y tiene una resolución más alta y es un tubo de resplandor corto.
(4) Sistema de vacío y sistema de suministro de energía.
El sistema de vacío del microscopio electrónico de barrido consta de una bomba mecánica y una bomba de difusión de aceite. El sistema de alimentación proporciona la potencia específica requerida por cada componente.
3. El propósito del microscopio electrónico de barrido.
La función más básica de los microscopios electrónicos de barrido es observar las superficies de varias muestras sólidas a alta resolución. Las imágenes de gran profundidad de campo son una característica de las observaciones del microscopio electrónico de barrido, tales como: biología, botánica, geología, metalurgia, etc. Las observaciones pueden ser superficies de muestra, superficies cortadas o secciones transversales. Los metalúrgicos están felices de ver directamente superficies prístinas o desgastadas. Estudie fácilmente superficies de óxido, crecimiento de cristales o defectos de corrosión. Por un lado, puede examinar más directamente la estructura fina del papel, los textiles, la madera natural o procesada, y los biólogos pueden usarlo para estudiar la estructura de muestras pequeñas y frágiles. Por ejemplo: partículas de polen, diatomeas e insectos. Por otro lado, puede tomar fotografías tridimensionales correspondientes a la superficie de la muestra. La microscopía electrónica de barrido tiene una amplia gama de aplicaciones en el estudio de materiales sólidos y es comparable a otros instrumentos. Para la caracterización completa de materiales sólidos, microscopía electrónica de barrido.
