掃描電子顯微鏡:為研究微觀世界提供強(qiáng)大的手段
掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope, SEM)是一種利用高能電子束掃描樣品表面,通過(guò)收集激發(fā)的二次電子、背散射電子及特征X射線等信號(hào),生成高分辨率微觀圖像的儀器。其工作原理可分為四步:
電子束發(fā)射:電子槍(如熱發(fā)射槍或場(chǎng)發(fā)射槍)產(chǎn)生高能電子束。
聚焦與掃描:電子束經(jīng)電磁透鏡聚焦至納米級(jí)(直徑約0.4-5nm),通過(guò)掃描線圈在樣品表面按光柵式路徑逐點(diǎn)掃描。
信號(hào)激發(fā):電子束與樣品相互作用,激發(fā)二次電子(反映表面形貌)、背散射電子(反映成分分布)和特征X射線(用于元素分析)。
信號(hào)檢測(cè)與成像:探測(cè)器收集信號(hào),經(jīng)放大后調(diào)制顯像管亮度,形成與樣品表面特征對(duì)應(yīng)的圖像。
與光學(xué)顯微鏡相比,SEM分辨率高、景深大;與TEM相比,SEM樣品制備簡(jiǎn)單,可直接觀察大塊樣品表面,但分辨率較低。場(chǎng)發(fā)射SEM(FE-SEM)因高亮度和穩(wěn)定性,在綜合分析中應(yīng)用更廣。
掃描電子顯微鏡憑借其高分辨率、大景深和多功能性,已成為材料科學(xué)、生物、半導(dǎo)體等領(lǐng)域理想的分析工具。隨著技術(shù)突破(如場(chǎng)發(fā)射電子槍、低真空環(huán)境),其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展,并向智能化、原位分析方向發(fā)展,為微觀世界的研究提供了更強(qiáng)大的手段。
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