O princípio e a estrutura do microscópio eletrônico de varredura
Microscópio eletrônico de varredura, o nome completo do microscópio eletrônico de varredura, inglês é microscópio eletrônico de varredura (SEM), é um instrumento óptico eletrônico usado para observar a estrutura da superfície dos objetos.
1. O princípio do microscópio eletrônico de varredura
A fabricação de microscópios eletrônicos de varredura é baseada na interação dos elétrons com a matéria. Quando um feixe de elétrons humanos de alta energia bombardeia a superfície de um material, a região de excitação produz elétrons secundários, elétrons Auger, raios X característicos e raios X contínuos, elétrons retroespalhados, elétrons de transmissão e radiação eletromagnética no visível, ultravioleta. , e regiões infravermelhas. . Ao mesmo tempo, pares de elétrons-buracos, vibrações de rede (fônons) e oscilações de elétrons (plasmons) também podem ser gerados. Por exemplo, a coleta de elétrons secundários e elétrons retroespalhados pode obter informações sobre a morfologia microscópica do material; a coleta de raios X pode obter informações sobre a composição química do material. Os microscópios eletrônicos de varredura funcionam digitalizando uma amostra com um feixe de elétrons extremamente fino, excitando elétrons secundários na superfície da amostra. Os elétrons de primeira ordem são coletados pelo detector, convertidos em sinais ópticos pelo cintilador e depois convertidos em sinais elétricos por tubos fotomultiplicadores e amplificadores, que controlam a intensidade do feixe de elétrons na tela de fósforo e exibem a imagem digitalizada sincronizado com o feixe de elétrons. As imagens são imagens tridimensionais que refletem a estrutura da superfície da amostra.
2. A estrutura do microscópio eletrônico de varredura
(1) Corpo da lente
O barril da lente inclui o canhão de elétrons, lente condensadora, lente objetiva e sistema de varredura. Seu papel é gerar um feixe de elétrons extremamente fino (cerca de alguns nanômetros de diâmetro) que varre a superfície da amostra enquanto excita vários sinais.
(2) Sistema eletrônico de aquisição e processamento de sinais
Na câmara de amostra, o feixe de elétrons de varredura interage com a amostra para gerar uma variedade de sinais, incluindo elétrons secundários, elétrons retrodispersos, raios X, elétrons absorvidos, elétrons russos (Auger) e muito mais. Dentre os sinais mencionados acima, os mais importantes são os elétrons secundários, que são elétrons externos excitados por elétrons incidentes nos átomos da amostra, e são gerados na região vários nanômetros a dezenas de nanômetros abaixo da superfície da amostra. A taxa de geração é determinada principalmente pela morfologia e composição da amostra. A imagem do microscópio eletrônico de varredura geralmente se refere à imagem do elétron secundário, que é o sinal eletrônico mais útil para estudar a topografia da superfície da amostra. A sonda do detector que detecta os elétrons secundários é o cintilador. Quando os elétrons atingem o cintilador, a luz é gerada no cintilador. Esta luz é transmitida através do tubo de luz para o tubo fotomultiplicador, que converte o sinal de luz em um sinal de corrente, que é então passado pela pré-amplificação e a amplificação de vídeo converte o sinal de corrente em um sinal de tensão, que é finalmente enviado para a grade do tubo de imagem.
(3) Exibição de sinal eletrônico e sistema de gravação
As imagens do microscópio eletrônico de varredura são exibidas em um tubo de raios catódicos (tubo de imagem) e gravadas por uma câmera. Existem dois tipos de tubos de imagem, um é usado para observação e tem uma resolução mais baixa e é um tubo de pós-luminosidade longo; o outro é usado para gravação fotográfica e tem uma resolução mais alta e é um tubo de pós-luminosidade curto.
(4) Sistema de vácuo e sistema de alimentação
O sistema de vácuo do microscópio eletrônico de varredura consiste em uma bomba mecânica e uma bomba de difusão de óleo. O sistema de alimentação fornece a potência específica exigida por cada componente.
3. O objetivo do microscópio eletrônico de varredura
A função mais básica dos microscópios eletrônicos de varredura é observar as superfícies de várias amostras sólidas em alta resolução. Imagens de grande profundidade de campo são uma característica das observações de microscópio eletrônico de varredura, tais como: biologia, botânica, geologia, metalurgia, etc. As observações podem ser superfícies de amostras, superfícies cortadas ou seções transversais. Os metalúrgicos ficam felizes em ver superfícies imaculadas ou desgastadas diretamente. Estude facilmente superfícies de óxido, crescimento de cristais ou defeitos de corrosão. Por um lado, pode examinar mais diretamente a estrutura fina do papel, têxteis, madeira natural ou processada, e os biólogos podem usá-lo para estudar a estrutura de amostras pequenas e frágeis. Por exemplo: partículas de pólen, diatomáceas e insetos. Por outro lado, pode tirar fotos tridimensionais correspondentes à superfície da amostra. A microscopia eletrônica de varredura tem uma ampla gama de aplicações no estudo de materiais sólidos e é comparável a outros instrumentos. Para caracterização completa de materiais sólidos, microscopia eletrônica de varredura.
