第三章-扫描电子显微镜复习课程
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扫描电子显微镜原理
扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)是一种利用电子束照射样本表面,通过采集样本散射的次级电子、反射电子、透射电子等生成显微图像的设备。
其原理与传统光学显微镜不同,利用电子束的波粒二象性和电子与物质相互作用的性质来获得高分辨率的图像。
扫描电子显微镜由电子光源、电子光学系统、样本台以及信号检测和图像处理系统等组成。
首先,电子显微镜的电子光源发射出高能电子束,通常通过热丝发射电子的方式。
这些电子束会经过准直和聚焦装置,使其成为一束细且聚焦的电子束。
接下来,样本被放置在扫描电子显微镜的样本台上。
样本表面会与入射电子束相互作用,产生不同的信号。
其中,主要信号包括次级电子(Secondary Electron, SE)、反射电子(Backscattered Electron, BE)以及透射电子(Transmitted Electron, TE)。
次级电子主要由入射电子与样本表面原子的相互作用而产生,其被采集并转化为图像。
反射电子主要是在样本内部物质的相互作用下被散射回来的电子,同样被采集和转化为图像。
透射电子则是透过样本的电子,其传感元件可将其图像化。
这些信号被接收后,经过放大和转换为电子图像信号。
电子图像信号可以通过荧光屏或者光电二极管进行观测和记录。
最后,通过图像处理系统将电子信号转化为高分辨率的图像,该图像具有较高的对比度和分辨率,可以用来观察样本的细微特征。
扫描电子显微镜以其高分辨率和强大的观察能力被广泛应用于材料科学、生命科学、纳米技术以及表面科学等领域。
扫描电子显微镜原理
扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)利用
电子束与样品交互作用来获取样品表面形貌和成分信息。
其工作原理涉及电子束的发射、聚焦、扫描以及信号的检测和放大。
首先,SEM内部的电子枪会通过电子发射材料(如钨丝)发
射出电子束。
然后,用来加速电子束的电场将其加速至高能,通常为几千至几十万电子伏。
电子束通过一系列电磁透镜进行聚焦,以减小电子束的直径。
接下来,样品被放置在一个可移动的样品台上。
样品通常需要被涂覆上导电性物质,以允许电子束在其表面上散射并与样品相互作用。
一旦样品准备完毕,样品台会移动,将其表面逐点扫描,使电子束与样品表面不断交互。
当电子束与样品表面相互作用时,会发生多种物理过程,如电子与样品原子之间的散射、逸出二次电子的产生以及不同能量的电子的反射。
这些过程产生的不同信号可用于分析样品的特征。
SEM内部的倍增器可以检测到被散射的电子或逸出二次电子。
这些信号会被转化为电信号并放大。
然后,电子信号会根据扫描的位置被编码并通过计算机或图像处理器进行处理。
最终,这些处理后的信号将被转化为图像,在显微镜显示器上呈现给操作者。
通过调整SEM的操作参数,如电子束的能量、聚焦以及扫描
参数,可以得到不同分辨率和深度的样品图像。
SEM广泛应用于材料科学、生物学、纳米技术等领域。
第三章显微镜一、名词解释1.光学显微镜:光学显微镜是利用光学原理,把人眼所不能分辨的微小物体放大成像,供人们提取物质微细结构信息的光学仪器。
2.荧光显微镜:荧光显微镜是以紫外线为光源来激发生物标本中的荧光物质,产生能观察到的各色荧光的一种光学显微镜。
3.相衬显微镜:相衬显微镜是利用光的衍射和干涉现象,把相位差变为振幅差,主要用于观察活细胞和未染色的标本。
4.暗视野显微镜:暗视野显微镜是根据光学中丁铎尔现象原理设计的显微镜,可用来研究活细胞的形态和运动。
5.偏光显微镜:偏光显微镜是利用光的偏振特性,对具有双折射性(即可以使一束入射光经折射后分成两束折射光)的晶态、液晶态物质进行观察和研究的重要光学仪器。
6.激光扫描共聚焦显微镜:LSCM利用单色激光扫描束经过照明针孔形成点光源对标本内焦平面的每一点进行扫描,标本上的被照射点在检测器的检测针孔处成像,由检测针孔后的光电倍增管(PMT)或电感耦合器件(CCD)逐点或逐线接收,迅速在计算机监视器屏幕上形成荧光图像。
7.倒置显微镜:在观测活体标本时,须把照明系统放在载物台及标本之上,而把物镜组放在载物台器皿下进行显微镜放大成像。
这种类型的显微镜成为倒置显微镜,又称生物培养显微镜。
8.紫外光显微镜:紫外光显微镜使用紫外光源可以明显提高显微镜的分辨率,对于生物样品还具有独特的效果。
9.电子显微镜:电子显微镜(EM)是根据电子光学原理,用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜,是物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。
10.透射电子显微镜:透射电镜(TEM)是各类电镜中发展最早、应用最广泛的。
现代TEM泛指加速电压在20~200kV,分辨率在0.1~0.3nm,放大率在50~500 000倍的普通TEM。
11.扫描电子显微镜:扫描电子显微镜(SEM)的分辨率一般为3~10nm,放大率为5~300 000倍,加速电压为1~30kV,SEM的景深长、视野大、图像有立体感、样品制备简单、放大率范围广、能够观察较大样品的局部细微结构。