掃描電子顯微鏡的原理及結(jié)構(gòu)

        掃描電子顯微鏡，全稱掃描電子顯微鏡，英文是掃描電子顯微鏡（SEM），是一種用于觀察物體表面結(jié)構(gòu)的電子光學(xué)儀器。
         1、掃描電子顯微鏡的原理
        掃描電子顯微鏡的制造是基于電子與物質(zhì)的相互作用。當(dāng)一束高能人體電子轟擊材料表面時(shí)，激發(fā)區(qū)會(huì)產(chǎn)生二次電子、俄歇電子、特征X射線和連續(xù)譜X射線、背散射電子、透射電子以及可見光、紫外和紅外光區(qū)產(chǎn)生的電磁輻射。同時(shí)，還可以產(chǎn)生電子-空穴對(duì)、晶格振動(dòng)（聲子）和電子振蕩（等離子體）。例如，收集二次電子和背向散射電子可以獲得材料微觀形貌的信息； X射線的采集可以獲得材料化學(xué)成分的信息。掃描電子顯微鏡的工作原理是用極細(xì)的電子束掃描樣品，激發(fā)樣品表面的二次電子。一級(jí)電子被探測(cè)器收集起來，由那里的閃爍體轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，再經(jīng)光電倍增管和放大器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，控制電子束在熒光屏上的強(qiáng)度，并顯示掃描圖像與電子束同步。圖像為三維圖像，反映了試樣的表面結(jié)構(gòu)。
         2、掃描電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)
        (1) 鏡筒
        鏡筒包括電子槍、聚光鏡、物鏡和掃描系統(tǒng)。它的作用是產(chǎn)生極細(xì)的電子束（直徑約幾納米），在激發(fā)各種信號(hào)的同時(shí)掃描樣品表面的電子束。
         (2) 電子信號(hào)采集處理系統(tǒng)
        在樣品室中，掃描電子束與樣品相互作用產(chǎn)生多種信號(hào)，包括二次電子、背散射電子、X射線、吸收電子、俄羅斯（俄歇）電子等。在上述信號(hào)中，最重要的是二次電子，它是樣品原子中被入射電子激發(fā)的外層電子，在樣品表面以下幾納米到幾十納米的區(qū)域產(chǎn)生。生成率主要由樣品的形態(tài)和成分決定。通常所說的掃描電子顯微鏡圖像是指二次電子圖像，它是研究樣品表面形貌最有用的電子信號(hào)。檢測(cè)二次電子的探測(cè)器的探針是閃爍體，當(dāng)電子撞擊閃爍體時(shí)，在閃爍體中產(chǎn)生光，這種光通過光管傳輸?shù)焦怆姳对龉埽瑢⒐庑盘?hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，然后通過前置放大和視頻放大，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，最后發(fā)送到顯像管的網(wǎng)格。
         (3)電子信號(hào)顯示和記錄系統(tǒng)
        掃描電子顯微鏡的圖像顯示在陰極射線管（顯像管）上并由照相機(jī)記錄。顯像管有兩種，一種用于觀察，分辨率較低，是長(zhǎng)余輝管；另一個(gè)用于照相記錄，分辨率更高，是短余輝管。
         (4) 真空系統(tǒng)及電源系統(tǒng)
        掃描電子顯微鏡的真空系統(tǒng)由機(jī)械泵和油擴(kuò)散泵組成。供電系統(tǒng)提供每個(gè)組件所需的特定功率。
         3、掃描電子顯微鏡的用途
        掃描電子顯微鏡最基本的功能是以高分辨率觀察各種固體樣品的表面。大景深圖像是掃描電子顯微鏡觀察的一個(gè)特點(diǎn)，如：生物學(xué)、植物學(xué)、地質(zhì)學(xué)、冶金學(xué)等。觀察可以是樣品表面、切割面或截面。冶金學(xué)家很高興能直接看到原始或磨損的表面。很容易研究氧化物表面、晶體生長(zhǎng)或腐蝕缺陷。一方面，它可以更直接地檢查紙張、紡織品、天然或加工木材的精細(xì)結(jié)構(gòu)，生物學(xué)家可以用它來研究小型易碎樣品的結(jié)構(gòu)。例如：花粉顆粒、硅藻和昆蟲。另一方面，它可以拍攝對(duì)應(yīng)于樣品表面的三維照片。掃描電子顯微鏡對(duì)于固體材料的研究有著廣泛的應(yīng)用，是其他儀器wu法比擬的。對(duì)于固體材料的完整表征，掃描電子顯微鏡*。