日立掃描電鏡的工作原理是由電子槍發(fā)射出來直徑為50μm(微米)的電子束,在加速電壓的作用下經(jīng)過磁透鏡系統(tǒng)會(huì)聚,形成直徑為5nm(納米)的電子束,聚焦在樣品表面上,在第二聚光鏡和物鏡之間偏轉(zhuǎn)線圈的作用下,電子束在樣品上做光柵狀掃描,同時(shí)同步探測(cè)入射電子和研究對(duì)象相互作用后從樣品表面散射出來的電子和光子,獲得相應(yīng)材料的表面形貌和成分分析。
從材料表面散射出來的二次電子的能量一般低于50 eV,其大多數(shù)的能量約在2~3 eV。因?yàn)槎坞娮拥哪芰枯^低,只有樣品表面產(chǎn)生的二次電子才能跑出表面,逃逸深度只有幾個(gè)納米,這些信號(hào)電子經(jīng)探測(cè)器收集并轉(zhuǎn)換為光子,再通過電信號(hào)放大器加以放大處理,終成像在顯示系統(tǒng)上。日立掃描電鏡工作原理的特殊之處在于把來自二次電子的圖像信號(hào)作為時(shí)像信號(hào),將一點(diǎn)一點(diǎn)的畫面“動(dòng)態(tài)”地形成三維的圖像。
日立掃描電鏡*知識(shí)!
1.光學(xué)顯微鏡以可見光為介質(zhì),電子顯微鏡以電子束為介質(zhì),由于電子束波長(zhǎng)遠(yuǎn)較可見光小,故電子顯微鏡分辨率遠(yuǎn)比光學(xué)顯微鏡高。光學(xué)顯微鏡放大倍率高只有約1500倍,掃描式顯微鏡可放大到10000倍以上。
2.根據(jù)de Broglie波動(dòng)理論,電子的波長(zhǎng)僅與加速電壓有關(guān):
λe=h/mv=h/(2qmV)1/2=12.2/(V)1/2(Å)
在10 KV的加速電壓之下,電子的波長(zhǎng)僅為0.12Å,遠(yuǎn)低于可見光的4000-7000Å,所以電子顯微鏡分辨率自然比光學(xué)顯微鏡*許多,但是掃描式電子顯微鏡的電子束直徑大多在50-100Å之間,電子與原子核的彈性散射與非彈性散射的反應(yīng)體積又會(huì)比原有的電子束直徑增大,因此一般穿透式電子顯微鏡的分辨率比掃描式電子顯微鏡高。
3.日立掃描電鏡有一重要特色是具有超大的景深,約為光學(xué)顯微鏡的300倍,使得掃描式顯微鏡比光學(xué)顯微鏡更適合觀察表面起伏程度較大的樣品。
4.日立掃描電鏡其系統(tǒng)設(shè)計(jì)由上而下,由電子槍射電子束,經(jīng)過一組磁透鏡聚焦聚焦后,用遮蔽孔徑選擇電子束的尺寸后,通過一組控制電子束的掃描線圈,再透過物鏡聚焦,打在樣品上,在樣品的上側(cè)裝有訊號(hào)接收器,用以擇取二次電子或背向散射電子成像。
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