¿Cómo funciona un microscopio electrónico de barrido? ¿Cuáles son las ventajas?
1: Microscopio electrónico de barrido
Dado que el microscopio electrónico de transmisión es una imagen de TE, se requiere que el grosor de la muestra esté dentro del rango de tamaño en el que puede penetrar el haz de electrones. Con este fin, es necesario transformar muestras de gran tamaño a un nivel aceptable para la microscopía electrónica de transmisión a través de varios métodos engorrosos de preparación de muestras.
Si puede usar directamente las propiedades del material de la superficie de la muestra para obtener imágenes microscópicas, se ha convertido en el objetivo perseguido por los científicos.
Después de un arduo trabajo, esta idea se ha convertido en una realidad ----- microscopio electrónico de barrido (ScanningElectronicMicroscopia, SEM).
SEM es un instrumento óptico electrónico que utiliza un haz de electrones muy fino para escanear la superficie de la muestra a observar, y recopila una serie de información electrónica generada por la interacción entre el haz de electrones y la muestra, que se transforma y amplifica para formar una imagen. Es una herramienta útil para estudiar la estructura tridimensional de la superficie.
Su principio de funcionamiento es:
En el cilindro de la lente de alto vacío, el haz de electrones generado por el cañón de electrones es enfocado en un haz delgado por la lente convergente de electrones, y es escaneado y bombardeado punto por punto en la superficie de la muestra para generar una serie de información electrónica (electrones secundarios). , electrones retrorreflejados, electrones transmitidos, electrónica de absorción, etc.), varias señales electrónicas son recibidas por el detector, amplificadas por el amplificador electrónico y luego ingresadas al tubo de imagen controlado por la rejilla del tubo de imagen.
Cuando el haz de electrones enfocado escanea la superficie de la muestra, debido a las diferentes propiedades físicas y químicas, potencial de superficie, composición elemental y forma cóncava-convexa de la superficie de diferentes partes de la muestra, la información electrónica excitada por el haz de electrones es diferente, lo que resulta en el haz de electrones del tubo de imagen La intensidad también cambia continuamente, y finalmente se puede obtener una imagen correspondiente a la estructura de la superficie de la muestra en la pantalla fluorescente del cinescopio. Dependiendo de la señal electrónica recibida por el detector, se puede obtener la imagen de electrones retrodispersados, la imagen de electrones secundarios, la imagen de electrones de absorción, etc. de la muestra, respectivamente.
Como se describió anteriormente, un microscopio electrónico de barrido tiene principalmente los siguientes módulos: módulo de sistema óptico de electrones, módulo de alto voltaje, módulo de sistema de vacío, módulo de detección de microseñales, módulo de control, módulo de control de microetapa, etc.
Dos: las ventajas de la microscopía electrónica de barrido
1. Ampliación
Dado que el tamaño de la pantalla fluorescente del microscopio electrónico de barrido es fijo, el cambio de aumento se realiza cambiando la amplitud de barrido del haz de electrones en la superficie de la muestra.
Si se reduce la corriente de la bobina de exploración, se reducirá el rango de exploración del haz de electrones sobre la muestra y aumentará el aumento. El ajuste es muy conveniente y se puede ajustar continuamente desde 20 veces hasta aproximadamente 200,000 veces.
2. Resolución
La resolución es el principal índice de rendimiento de SEM.
La resolución está determinada por el diámetro del haz de electrones incidente y el tipo de señal de modulación:
Cuanto menor sea el diámetro del haz de electrones, mayor será la resolución.
Las diferentes señales físicas utilizadas para obtener imágenes tienen diferentes resoluciones.
Por ejemplo, los electrones SE y BE tienen diferentes rangos de emisión en la superficie de la muestra y sus resoluciones son diferentes. En general, la resolución de SE es de aproximadamente 5-10 nm y la de BE es de aproximadamente 50-200 nm.
3. Profundidad de campo
Se refiere a una gama de capacidades que una lente puede enfocar e imaginar simultáneamente en varias partes de una muestra con irregularidades.
La lente final del microscopio electrónico de barrido adopta un ángulo de apertura pequeño y una distancia focal larga, por lo que se puede obtener una gran profundidad de campo, que es 100-500 veces mayor que la de un microscopio óptico general y 10 veces mayor que la de un microscopio electrónico de transmisión.
Gran profundidad de campo, fuerte sentido tridimensional y forma realista son las características sobresalientes de SEM.
Las muestras para SEM se dividen en dos categorías:
1 es una muestra con buena conductividad, que generalmente puede mantener su forma original y puede observarse en un microscopio electrónico sin o con un poco de limpieza;
2. Las muestras no conductoras, o las muestras que pierden agua, se desgasifican, se encogen y se deforman en el vacío, deben tratarse adecuadamente antes de poder observarlas.
