扫描电镜中组件

关键部件所需的扫描电子显微镜。

电子源

电子产生在热离子加热源。这些电子被加速到第1 - 40之间的电压kV和凝聚成窄束用于成像和分析。

有三个常用类型的电子来源:

  1. 钨丝
  2. 固态晶体(hexaboride或hexaboride镧铈)
  3. 场发射枪(FEG)
钨灯丝(W)电子

这由一个倒v型线的钨、长约100µm,加热电阻产生电子。这是最基本的电子源。

钨丝的扫描电子显微镜图像
扫描电子显微镜图像的一个典型的钨丝
镧hexaboride(实验室6)或铈hexaboride (CeB)6)

这是一个热离子发射枪。它是最常见的高亮度来源。这种固态晶体源提供的5 - 10倍比钨亮度和更长的寿命。

扫描电子显微镜图像的固态晶体电子源
扫描电子显微镜图像的一个典型的固态晶体电子源
场发射枪(FEG)

这是一个线的钨很尖端,不到100海里,使用场电子发射产生的电子束。小齿顶圆角半径改善发射和聚焦能力。

扫描电镜图像的电子场发射枪来源
扫描电子显微镜图像的电子场发射枪的来源

镜头

一系列冷凝器的镜头聚焦电子束时从源列。窄光束越小点的时候接触的表面,因此术语“光斑大小”。万博max体育

扫描线圈

光束集中后,扫描线圈用于偏转光束在X和Y轴,扫描光栅的方式在样品的表面。

样品室

样品安装并放在一个房间疏散。样品室可以包括翻译阶段,倾斜和旋转设备,通孔外,温度阶段,光学相机,和各种各样的其他设备协助成像示例。

探测器

当电子束与样品在扫描电子显微镜(SEM),多个事件发生。一般来说,不同的探测器需要区分二次电子,x射线背散射电子,或特征。根据加速电压和样品密度,信号来自不同的渗透深度。

电子束交互示意图
电子束交互的示意图

俄歇电子后,二次电子来自下一个最浅的穿透深度。二次电子探测器或SED,用于产生一个地形扫描电镜图像。SED图像高分辨率独立的材料,从inelastically获得散射电子接近水面。没有材料成分信息是可用的。一个集成的SED可供Phenom SEM对大样本。

背散射电子探测器(BSD)检测弹性散射电子。这些电子的能量,从原子样品表面以下。使用BSD允许真空水平较低,减少了样品制备要求和实现梁损伤。

背散射电子探测器的示意图
背散射电子探测器的示意图(BSD),扫描电镜(SEM)。
背散射电子探测器(BSD)

在扫描电子显微镜(SEM),样品扫描的成像使用聚焦电子束在表面。不同类型的电子发出样品。背散射电子探测器(BSD)检测弹性散射电子。这些电子的能量,从原子样品表面以下。使用BSD允许真空水平较低,减少了样品制备要求和实现梁损伤。

背散射电子都有不同的数量和方向由于成分和地形的标本。背散射电子图像的对比取决于多个因素,包括样品的原子序数(Z)材料,主梁的加速电压和标本角(倾斜)与主光束。材料的元素组成的原子序数较高(Z)产生更多的背散射电子比低Z元素。一个四方形的杰出人才SEM、固态后向散射电子探测器提供了地形和材料对比成像(成分)。

一个四方形的示意图背散射电子探测器
一个四方形的示意图背散射电子探测器

添加信号,通过配对探测器象限和Phenom扫描电镜显示材料对比使用成分(完整的)模式。更重的元素是亮镍基高温合金在BSD图像如下所示在1000 x放大成像对材料使用Full模式的对比。

镍基合金在1000 x用背散射电子扫描电镜
BSD SEM图像在镍基高温合金的1000 x放大。

操作BSD象限成对,然后减去收益率地形与杰出人才SEM图像的信息。成分和地形图像可以获得相同的位置提供相关材料属性地形、粒径和形态。

能量色散谱(EDS)

在扫描电镜,x射线发射时,电子束取代内壳层电子,取而代之的是一个外层电子。因为每个元素都有一个独特的外部和内部电子壳之间的能量差,检测到的x射线产生一个元素识别。EDS数据可以获得在一个点,一条线或映射在一个区域。

样品结构可以身体检查和元素成分决定。观察微观结构的三维图像分析样品时只解决了一半的问题。常常需要收集超过成像数据能够识别不同的元素在一个标本。用EDS扫描电镜地址这个元素分析的必要性。

二次电子探测器(SED)

二次电子探测器(SED)扫描电镜图像分辨率独立提供的材料。SED图像与样品使用inelastically-scattered电子接近表面的地形信息。

SED图像使用杰出人才XL 50000 x(氧化铝
氧化铝图像使用二次电子探测器在50000 x

小型化

由于最近的扫描电镜技术的进步,许多上述组件变得更小、更高效,让SEM的小型化。这对的出现带来了台式扫描电镜(也称为台式扫描电镜或桌面SEM)。这些系统的目标是将传统电子显微镜实验室的能力和优势,将无法支持一个全尺寸的基础设施系统。

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