电镜学堂 | 扫描电子显微镜的基本原理(一)

2019-07-11

第一节   扫描电镜的工作方式


   图2-1为扫描电镜工作原理示意图。由电子枪发出的电子束在加速电压(通常200V~30kV)的作用下,经过两三个电磁透镜组成的电子光学系统,电子束被聚成纳米尺度的束斑聚焦到试样表面。与显示器扫描同步的电子光学镜筒中的扫描线圈控制电子束,在试样表面一定微小区域内进行逐点逐行扫描。由于高能电子束与试样相互作用,从试样中发射出各种信号(如二次电子、背散射电子、X射线、俄歇电子、阴极荧光、吸收电子等)。


2-1.jpg


图2-1 扫描电镜的工作原理示意图


  这些信号被相应的探测器接收,经过放大器、调制解调器处理后,在显示器相应位置 显示不同的亮度,形成符合我们人类观察习惯的反映试样二维形貌的图像或者其他可以理解的反差机制图像。

  由于图像显示器的像素尺寸远大于电子束斑尺寸,(0.1 mm/1nm=100,000 倍 )而且显示器的像素尺寸小于等于人类肉眼通常的分辨率,这样显示器上的图像相当于把试样上相应的微小区域进行了放大。通过调节扫描线圈偏转磁场,可以控制电子束在试样表面扫描区域的大小,理论上扫描区域可以无限小,但可以显示的图像有效放大倍数的限度取决扫描电镜分辨率的水平。早期模拟图像输出采用高分辨照相管,用单反相机直接逐点记录在胶片上,然后冲洗相片。不过随着电子技术和计算机技术的发展,如今扫描电镜的成像完全实现了数字化图像。


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