I. sistemas ópticos electrónicos: el núcleo del enfoque y el escaneo

El sistema de óptica electrónica es el componente central de la microscopía electrónica de barrido (sem), que se encarga de generar, acelerar, enfocar y controlar el escaneo de haces de electrones en la superficie de la muestra. Sus componentes básicos incluyen:

Cañón de electrones: como fuente de electrones, se producen electrones libres a través de emisiones térmicas o de campo. Las pistolas electrónicas de emisión térmica (como los filamentos de tungsteno) son de bajo costo pero de resolución limitada; Las pistolas de electrones de emisión de campo (como el hexaborato de lantano o la emisión de campo frío) tienen un alto brillo, pequeñas manchas de haz y una resolución inferior a 1 nm, lo que es adecuado para imágenes de alta precisión.

Lente electromagnética: enfocar y acelerar el haz de electrones a través de un campo electromagnético. La lente electromagnética de dos etapas concentra el haz de electrones en manchas de haz de varios nanómetros de diámetro, asegurando imágenes de alta resolución.

Bobina de escaneo: controlar el haz de electrones para realizar un escaneo en forma de rejilla en la superficie de la muestra y sincronizar la posición del haz de electrones de la pantalla fluorescente del tubo de imagen para lograr la correspondencia punto a punto entre las características de la superficie de la muestra y la imagen.

II. principios de detección de señales: adquisición de información multidimensional

Cuando el haz de electrones interactúa con la muestra, se estimulan varias señales, y el detector realiza el análisis de la morfología y composición de la muestra capturándolas:

Electrones secundarios (se): los electrones incidente estimulan la fuga de electrones de la capa exterior del átomo de la muestra, con baja energía (0 - 50ev), solo de la profundidad de 5 - 10 nm de la superficie, altamente sensibles a la morfología de la superficie y para imágenes superficiales de alta resolución.

Electrones de retrodispersión (bse): los electrones incidente se reflejan después de la dispersión por el núcleo de la muestra, y la producción aumenta con el aumento del número atómico, lo que puede mostrar el contraste del número atómico para el análisis cualitativo de la composición.

Rayos X característicos: la radiación electromagnética producida cuando los electrones incidente estimulan la transición electrónica interna de la muestra, la energía o la longitud de onda están directamente relacionadas con el tipo de elemento, y la detección cualitativa y cuantitativa del elemento se realiza a través del análisis del espectrómetro de energía (des).

III. coordinación de sistemas y mecanismos de imagen

Cuando el haz de electrones se escanea en la superficie de la muestra, el detector captura la señal simultáneamente y la convierte en una señal eléctrica, y después de amplificarla, modular el brillo de la pantalla fluorescente del tubo de imagen para formar una imagen que corresponde a las características de la superficie de la muestra una por una. El SEM de emisión de campo mejora aún más la resolución y la estabilidad a través de fuentes electrónicas de alto brillo y optimiza el sistema de vacío, y es adecuado para el análisis de la microestructura superficial de semiconductores, metales, minerales geológicos y otros materiales.