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扫描电子显微镜简介-太阳集团22138

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推荐接见

扫描电子显微镜是一种大型分析仪器,它普遍应用于视察种种固态物资的外面超微结构的形状和构成。 所谓扫描是指正在图像上从左到右、从上到下顺次对图像象元扫掠的事情历程。它取电视一样是由掌握电子束偏转的电子系统去完成的,只是正在构造和部件上稍有差别罢了。 正在电子扫描中,把电子束从左到右方背的扫描活动叫做止扫描或称作程度扫描,把电子束从上到下偏向的扫描活动叫做帧扫描或称作垂直扫描。二者的扫描速度完整差别,止扫描的速度比帧扫描的速度快,关于1000条线的扫描图像来讲,速度比为1000。

扫描电子显微镜(SEM)是1965年发现的较当代的细胞生物学研讨东西,重要是应用二次电子旌旗灯号成像去视察样品的外面形状,即用极狭小的电子束去扫描样品,经由过程电子束取样品的相互作用发生种种效应,个中重要是样品的二次电子发射。二次电子可以或许发生样品外面放大的描写像,这个像是正在样品被扫描时定时序建立起去的,即运用逐点成像的要领得到放大像。

 

扫描电子显微镜事情道理

二次电子成像是运用扫描电镜所得到的种种图像中运用最普遍,区分手腕最高的一种图像。由电子枪发射的电子束最高可达30keV,经会聚透镜、物镜缩小和聚焦,正在样品外面构成一个具有肯定能量、强度、雀斑直径的电子束。正在扫描线圈的磁场感化下,入射电子束正在样品表面上根据肯定的空间和工夫递次做光栅式逐点扫描。因为入射电子取样品之间的相互作用,将从样品中引发出二次电子。因为二次电子收集极的感化,可将各个偏向发射的二级电子汇集起来,再将减速极加速射到闪灼体上,转变成光旌旗灯号,经由光导管抵达光电倍增管,使光旌旗灯号再转变成电信号。这个电信号又经视频放大器放大并将其运送至显像管的栅极,调制显像管的亮度。因此,再荧光屏上显现一幅亮暗水平差别的、反应样品外面描写的二次电子象。

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入射电子取试样相互作用

 

正在扫描电镜中,入射电子束正在样品上的扫描和显像管中电子束正在荧光屏上的扫描是用一个配合的扫描发生器掌握的。如许便包管了入射电子束的扫描和显像管中电子束的扫描完整同步,包管了样品上的 “物点”取荧光屏上的“象点”正在工夫和空间上逐一对应,称其为“同步扫描”。一样平常扫描图象是由远100万个取物点逐一对应的图像单位组成的,正由于云云,才使得扫描电镜除能显现一样平常的描写中,还能将样品部分范围内的化学元素、光、电、磁等性子的差别以二维图像情势显现。

 

扫描电子显微镜构造道理

扫描电镜的根基构造可分为六大部分,电子光学系统、扫描体系、旌旗灯号检测放大体系、图象显现和纪录体系、真空体系和电源及控制系统。下图是扫描电镜主机组织示意图。

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扫描电镜主机组织示意图

 

1. 电子光学系统  重要包孕电子枪、电磁透镜、扫描线圈和样品室。

(1)电子枪:凭据阴极质料分类,电子枪重要有三品种型,钨丝( W)、六硼化镧( LaB6)、钨单晶。凭据分辨率的差别,可选择差别的阴极质料。分辨率要求越下,阴极质料也就越贵。电子束减速电压一样平常为0.5~30kV。现在,应用于SEM的电子枪能够分为三类:a为直热式发射型电子枪,阴极质料为钨丝(直径约莫0.1~0.15mm),制成发夹式或针尖式外形,并应用间接电阻加热去发射电子,它是一种最常用的电子枪;b为旁热式发射型电子枪。阴极质料式用电子逸出功小的质料如LaB6,YB6,TiC 或ZrC 等制造,个中LaB6运用最多,它是用旁热式加热阴极去发射电子;c为场致发射型电子枪。阴极质料是用(310)位背的钨单晶针尖,针尖的曲率半径约莫为100nm,它是应用场致发射效应去发射电子的;

(2)电磁透镜,重要是对电子束停止聚焦,一样平常有两到三个透镜。每一个透镜皆配有光阑,可对无用的电子实现遮挡。现在扫描电镜的透镜体系有三种构造:(a)单透镜体系;(b)双级励磁的三级透镜体系;(c)三级励磁的三级透镜体系。个中以三级励磁透镜体系具有较多长处,其来由以下:(1)多一级透镜的结果是使电子束的膨胀才能更强,对原始光源的尺寸要求不下,仍可以获得小于5nm的电子束斑;(2)电子光学系统具有较大的灵活性,便于构成种种扫描式的光路,特别是要构成单偏转摇晃扫描式的光路(那是一种得到选区电子通道花腔的光路),只有效三个自力可调的透镜体系才有可能做到。

(3)扫描线圈,正在扫描信号发生器的感化下,对样品外面停止从左到右的光栅式扫描。样品室是试样的检测场合,同时装有种种旌旗灯号探测器。样品正在该地区可实现高低、前后、扭转等活动,以便对样品停止全方位的观察。

2. 扫描体系

扫描体系由扫描发生器和扫描线圈构成。它的感化是:

1) 使入射电子束正在样品外面扫描,并使阴极射线显像管电子束正在荧光屏上做同步扫描;

2) 改动入射束正在样品外面的扫描幅度,从而改动扫描像的放大倍数。

3. 旌旗灯号收集及图象显现体系

扫描电镜运用的物理旌旗灯号可分为:

1) 电子旌旗灯号,包孕二次电子、背散射电子、透射电子和吸取电子。吸取电子可间接用电流表测,其他电子旌旗灯号用电子收集器;

2) 特性X射线旌旗灯号,用X射线谱仪检测(EDS)

3) 光学旌旗灯号(阴极荧光)

图象显现体系是将电信号转换为阴极射线显像管电子束强度的转变,获得一幅亮度转变的扫描像,同时用拍照体式格局纪录下来,或用数字化情势存储于计算机中。

4. 真空体系

真空体系为电子光学系统供应必须的下真空,包管了电子束的一般扫描,借能够防备样品遭到净化。

5. 电源体系

电源体系重要是指种种部件的电源,如减速电压电源、透镜电源和光电倍增管电源等。

 

扫描电子显微镜成象特性

扫描电镜固然是显微镜家属中的后起之秀,但因为其自己具有很多奇特的长处,发展速度是很快的。

1仪器分辨率较下,经由过程二次电子象可以或许视察试样外面6nm阁下的细节,接纳LaB6电子枪,能够进一步进步到3nm。

2仪器放大倍数转变局限大,且能一连可调。因而能够凭据需求挑选巨细差别的视场停止视察,同时正在下放大倍数下也可获得一样平常透射电镜较难到达的下亮度的清楚图象。

3视察样品的景深大,视场大,图象富有立体感,可间接视察升沉较大的粗拙外面和试样凹凸不平的金属断口象等,使人具有亲临微观世界现场之感。

4样品制备简朴,只要将块状或粉末状的样品略加处置惩罚或不处置惩罚,便可间接放到扫描电镜中停止视察,因此更靠近于物资的天然状况。

5能够经由过程电子学要领有效地掌握和改进图象质量,如亮度及反差主动连结,试样倾斜角度校订,图像扭转,或经由过程Y调制改进图像反差的宽大度,和图像各部分明暗适中。接纳单放大倍数装配或图像选择器,可正在荧光屏上同时视察放大倍数差别的图像。

6可停止综合分析。装上波长色散X射线谱仪(WDX)或能量色散X射线谱仪(EDX),使具有电子探针的功用,也能检测样品收回的反射电子、X射线、阴极荧光、透射电子、俄歇电子等。把扫描电镜扩大应用到种种显微的和微区的剖析体式格局,显现出了扫描电镜的多功能。别的,借能够正在视察描写图像的同时,对样品任选微区停止剖析;装上半导体试样座附件,经由过程电动势象放大器能够间接视察晶体管或集成电路中的PN结和微观缺点。因为很多扫描电镜电子探针实现了电子计算机主动和半自动掌握,因此大大进步了定量分析的速度。

 

扫描电子显微镜上风

(1)能间接视察大尺寸试样的原始外面。其可以或许间接视察尺寸可大到直径为100mm,下50mm,或更大尺寸的试样,对试样的外形没有任何限定,粗拙外面也能视察。

(2)试样正在样品室中可动的自由度异常大。别的体式格局显微镜的事情间隔一般只要2~3mm,故实际上只许可试样正在两度空间内活动。但正在SEM因为事情间隔大,焦深大,样品室的空间也大,那对视察不规则外形试样的各个地区细节带来无比的轻易。

(3)视察试样的视场大。若接纳30cm的显像管,放大倍数为10倍时,其视场局限可达30mm。

(4)焦深大,图象富立体感。SEM的焦深比TEM大10倍,比光学显微镜大几百倍。因为图象景深大,故所得扫描电子像富有立体感。

(5)扫放大倍数的可变局限很宽,且不消常常对焦。SEM的放大倍数局限很宽,且一次聚焦好后便可从低倍到高倍,或低倍到高倍一连视察,不消从新聚焦。

(6)正在视察薄块试样中,它能获得的较下的分辨率和最实在描写。对薄块试样停止视察,TEM镜中要接纳复膜要领,而复膜的分辨率一般只能达10nm,且视察其实不是试样自己。因而,用SEM视察薄块试样更有益,更能获得实在的试样外面材料。

(7)果电子照耀而发作试样的毁伤和净化水平很小。视察时所用的电子探针电流小,电子探针的束斑尺寸小,电子探针的能量也比较小,并且是以光栅状扫描体式格局照耀试样,因而,因为电子照耀而发作试样的毁伤和净化水平很小。

(8)能停止静态视察。能够经由过程衔接电视装配,视察相变、断裂等静态的转变历程。

(9)能够从试样外面描写得到多方面材料。能够经由过程旌旗灯号处置惩罚要领,得到多种图象的特别显现要领,能够从试样的外面描写得到多方面材料。

(10)SEM除视察外面描写中,借能停止身分和元素的剖析。接纳三透镜式的SEM借能够经由过程电子通道花腔停止结晶学剖析。因为扫描电镜具有上述特性和功用,以是颇受科研工作者的正视,用处日趋普遍。

 

 

 

 

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经由团队2年的艰辛勤奋,擅时仪器公司为了知足更多客户的需求,我们已推出晋级产物,SS-150系列电子显微镜。此系列电子显微镜设置高档,我们重要着眼于经济实用,更适合于正在海内中高客户群体内做提高性推行。

对于此系列的小型SEM,我们自行设计制造了电子枪体系、光学系统,电子控制系统,真空组件,软件等等,我们尽量本身制造了除真空泵和电子元器件中的悉数部件,一切倾泻的血汗重要是为产物下一步的手艺晋级做到尽量多的手艺贮备。

 

作为海内一个自立研发的仪器公司,我们投入了大部分精神正在做扫描电子显微镜的项目,我们目标很明白,就是要尽量做到正在一致手艺级别的平台下不落伍国际上的先辈产物。我们还会像能谱仪(ED-XRF)一样,一步一个脚印的为海内厂家、大学和研发机构等做好每台产物。期望我们的产物可以或许为我们中国日趋兴旺的研发事情做出微薄之力。

2017-06-14 16:51:08  阅读次数:4566
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