Taramalı elektron mikroskobunun prensibi ve yapısı
Taramalı elektron mikroskobu, taramalı elektron mikroskobunun tam adı, İngilizce taramalı elektron mikroskobu (SEM), nesnelerin yüzey yapısını gözlemlemek için kullanılan elektronik bir optik alettir.
1. Taramalı elektron mikroskobu prensibi
Taramalı elektron mikroskoplarının üretimi, elektronların madde ile etkileşimine dayanmaktadır. Yüksek enerjili insan elektronlarından oluşan bir ışını bir malzemenin yüzeyini bombaladığında, uyarma bölgesi ikincil elektronlar, Auger elektronları, karakteristik X-ışınları ve sürekli X-ışınları, geri saçılan elektronlar, transmisyon elektronları ve görünür, morötesi ışıkta elektromanyetik radyasyon üretir. ve kızılötesi bölgeler. . Aynı zamanda elektron-delik çiftleri, kafes titreşimleri (fononlar) ve elektron salınımları (plazmonlar) da üretilebilir. Örneğin, ikincil elektronların ve geri saçılan elektronların toplanması, malzemenin mikroskobik morfolojisi hakkında bilgi edinebilir; X-ışınlarının toplanması, malzemenin kimyasal bileşimi hakkında bilgi edinebilir. Taramalı elektron mikroskopları, bir numuneyi son derece ince bir elektron ışını ile tarayarak, numunenin yüzeyindeki ikincil elektronları heyecanlandırarak çalışır. Birinci dereceden elektronlar dedektör tarafından toplanır, oradaki sintilatör tarafından optik sinyallere dönüştürülür ve daha sonra fosfor ekranında elektron ışınının yoğunluğunu kontrol eden ve taranan görüntüyü gösteren fotoçoğaltıcı tüpler ve yükselticiler tarafından elektrik sinyallerine dönüştürülür. elektron ışını ile senkronizasyonda. Görüntüler, numunenin yüzey yapısını yansıtan üç boyutlu görüntülerdir.
2. Taramalı elektron mikroskobunun yapısı
(1) Mercek namlusu
Mercek namlusu elektron tabancası, yoğunlaştırıcı mercek, objektif mercek ve tarama sistemini içerir. Rolü, çeşitli sinyalleri uyarırken numunenin yüzeyini tarayan son derece ince bir elektron ışını (yaklaşık birkaç nanometre çapında) oluşturmaktır.
(2) Elektronik sinyal toplama ve işleme sistemi
Numune odasında, tarama elektron ışını, ikincil elektronlar, geri saçılan elektronlar, X-ışınları, soğurulan elektronlar, Rus (Auger) elektronları ve daha fazlası dahil olmak üzere çeşitli sinyaller üretmek için numune ile etkileşime girer. Yukarıda bahsedilen sinyaller arasında en önemlileri, numune atomlarında gelen elektronlar tarafından uyarılan dış elektronlar olan ve numune yüzeyinin birkaç nanometre ila onlarca nanometre altındaki bölgede üretilen ikincil elektronlardır. Üretim hızı esas olarak numunenin morfolojisi ve bileşimi ile belirlenir. Taramalı elektron mikroskobu görüntüsü genellikle, numunenin yüzey topografisini incelemek için en kullanışlı elektronik sinyal olan ikincil elektron görüntüsüne atıfta bulunur. İkincil elektronları algılayan dedektörün probu sintilatördür. Elektronlar sintilatöre çarptığında, sintilatörde ışık üretilir. Bu ışık, ışık borusundan ışık sinyalini bir akım sinyaline dönüştüren fotoçoğaltıcı tüpe iletilir, bu daha sonra Ön amplifikasyondan geçirilir ve video amplifikasyonu akım sinyalini bir voltaj sinyaline dönüştürür, bu da sonunda şebekeye gönderilir. resim tüpü.
(3) Elektronik sinyal görüntüleme ve kayıt sistemi
Taramalı elektron mikroskobu görüntüleri bir katot ışın tüpü (resim tüpü) üzerinde görüntülenir ve bir kamera ile kaydedilir. İki tür resim tüpü vardır, biri gözlem için kullanılır ve daha düşük çözünürlüğe sahiptir ve uzun bir afterglow tüpüdür; diğeri fotoğraf kaydı için kullanılır ve daha yüksek çözünürlüğe sahiptir ve kısa bir afterglow tüpüdür.
(4) Vakum sistemi ve güç kaynağı sistemi
Taramalı elektron mikroskobunun vakum sistemi, mekanik bir pompa ve bir yağ difüzyon pompasından oluşur. Güç kaynağı sistemi, her bir bileşenin ihtiyaç duyduğu belirli gücü sağlar.
3. Taramalı elektron mikroskobunun amacı
Taramalı elektron mikroskoplarının en temel işlevi, çeşitli katı numunelerin yüzeylerini yüksek çözünürlükte gözlemlemektir. Geniş alan derinliği görüntüleri, biyoloji, botanik, jeoloji, metalurji vb. gibi taramalı elektron mikroskobu gözlemlerinin bir özelliğidir. Gözlemler numune yüzeyleri, kesme yüzeyleri veya kesitler olabilir. Metalurji uzmanları, bozulmamış veya aşınmış yüzeyleri doğrudan görmekten mutluluk duyarlar. Oksit yüzeyleri, kristal büyümesini veya korozyon kusurlarını kolayca inceleyin. Bir yandan, kağıdın, tekstillerin, doğal veya işlenmiş ahşabın ince yapısını daha doğrudan inceleyebilir ve biyologlar bunu küçük, kırılgan örneklerin yapısını incelemek için kullanabilir. Örneğin: polen parçacıkları, diatomlar ve böcekler. Öte yandan, numunenin yüzeyine karşılık gelen üç boyutlu resimler çekebilir. Taramalı elektron mikroskobu, katı malzemelerin incelenmesinde geniş bir uygulama alanına sahiptir ve diğer cihazlarla karşılaştırılabilir. Katı malzemelerin tam karakterizasyonu için taramalı elektron mikroskobu.
