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這三類電子顯微鏡分別采用什么原理分析的

閱讀:998        發(fā)布時(shí)間:2022-1-10

電子顯微鏡使用由電磁透鏡聚焦的電子束以遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)顯微鏡可獲得的空間分辨率對所有類型的材料進(jìn)行成像。有兩種常見的電子顯微鏡類型:透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡。這兩種類型也已混合產(chǎn)生掃描透射電子顯微鏡和配備透射檢測器的掃描電子顯微鏡。然而,盡管技術(shù)已經(jīng)成熟,但新技術(shù)的發(fā)展繼續(xù)推動分辨率的極限向前發(fā)展。

透射電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope, 簡稱TEM),是一種把經(jīng)加速和聚集的電子束透射到非常薄的樣品上,電子與樣品中的原子碰撞而改變方向,從而產(chǎn)生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度等相關(guān),因此可以形成明暗不同的影像,影像在放大、聚焦后在成像器件(如熒光屏,膠片以及感光耦合組件)上顯示出來的顯微鏡。 
 

掃描電子顯微鏡(ScanningElectron Microscope,SEM),由電子槍發(fā)射出來的電子束,在加速電壓的作用下,經(jīng)過磁透鏡系統(tǒng)匯聚,形成直徑為5nm,經(jīng)過二至三個電磁透鏡所組成的電子光學(xué)系統(tǒng),電子束會聚成一個細(xì)的電子束聚焦在樣品表面。在末級透鏡上邊裝有掃描線圈,在它的作用下使電子束在樣品表面掃描。由于高能電子束與樣品物質(zhì)的交互作用,結(jié)果產(chǎn)生了各種信息:二次電子、背反射電子、吸收電子、X射線、俄歇電子、陰極發(fā)光和透射電子等。這些信號被相應(yīng)的接收器接收,經(jīng)放大后送到顯像管的柵極上,調(diào)制顯像管的亮度。由于經(jīng)過掃描線圈上的電流是與顯像管相應(yīng)的亮度一一對應(yīng),也就是說,電子束打到樣品上一點(diǎn)時(shí),在顯像管熒光屏上就出現(xiàn)一個亮點(diǎn)。掃描電鏡就是這樣采用逐點(diǎn)成像的方法,把樣品表面不同的特征,按順序,成比例地轉(zhuǎn)換為視頻信號,完成一幀圖像,從而使我們在熒光屏上觀察到樣品表面的各種特征圖像。
 

掃描透射電子顯微鏡(scanningtransmission electron microscopy,STEM),幾乎就是它聽起來的樣子——TEM和SEM的結(jié)合。事實(shí)上,今天的大多數(shù)TEM都是可以在TEM或STEM模式下運(yùn)行的組合系,用戶只需要改變其對準(zhǔn)程序。 在掃描透射電鏡(STEM)模式下,光束被精確聚焦并掃描樣品區(qū)域(如SEM),而圖像由透射電子產(chǎn)生(如TEM)。在掃描透射電鏡(STEM)模式下工作時(shí),用戶可以利用這兩種技術(shù)的功能; 他們可以在高分辨看到樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(甚至高于透射電鏡TEM分辨率),但也可以使用其他信號,如X射線和電子能量損失譜。 這些信號可用于能量色散X射線光譜(EDX)和電子能量損失光譜(EELS)。  

當(dāng)然,EDX能譜分析在掃描電鏡(SEM)系統(tǒng)中也是常見分析方法,并用于通過檢測樣品被電子撞擊時(shí)發(fā)射的X射線來識別樣品的成分。  電子能量損失光譜(EELS)只能在以掃描透射電鏡(STEM)模式工作的透射電鏡(TEM)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn),并能夠反應(yīng)材料的原子和化學(xué)成分,電子性質(zhì)以及局部厚度測量。
 

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