扫描电镜的原理如下:
一、透射电子显微镜
透射电镜即透射电子显微镜通常称作电子显微镜或电镜,是使用最为广泛的一类电镜。
1、工作原理:在真空条件下,电子束经高压加速后,穿透样品时形成散射电子和透射电子,它们在电磁透镜的作用下在荧光屏上成像。电子束投射到样品时,可随组织构成成分的密度不同而发生相应的电子发射,如电子束投射到质量大的结构时,电子被散射的多,因此投射到荧光屏上的电子少而呈暗像,电子照片上则呈黑色。
2、主要优点:分辨率高,可用来观察组织和细胞内部的超微结构以及微生物和生物大分子的全貌。
二、扫描电镜
扫描电镜即扫描电子显微镜,主要用于观察样品的表面形貌、割裂面结构、管腔内表面的结构等。
1、工作原理:扫描电镜是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态。用极细的电子束在样品表面扫描,激发样品表面放出二次电子,将产生的二次电子用特制的探测器收集,形成电信号运送到显像管,在荧光屏上显示物体。(细胞、组织)表面的立体构像,可摄制成照片。
2、主要优点:景深长,所获得的图像立体感强,可用来观察生物样品的各种形貌特征。
1、扫描电子显微镜是一种大型分析仪器, 它广泛应用于观察各种固态物质的表面超微结构的形态和组成。
2、所谓扫描是指在图象上从左到右、从上到下依次对图象象元扫掠的工作过程。它与电视一样是由控制电子束偏转的电子系统来完成的, 只是在结构和部件上稍有差异而已。
3、在电子扫描中, 把电子束从左到右方向的扫描运动叫做行扫描或称作水平扫描, 把电子束从上到下方向的扫描运动叫做帧扫描或称作垂直扫描。两者的扫描速度完全不同, 行扫描的速度比帧扫描的速度快, 对于1000条线的扫描图象来说, 速度比为1000。
4、扫描电镜成像过程与电视成像过程有很多相似之处, 而与透射电镜的成像原理完全不同。透射电镜是利用成像电磁透镜一次成像, 而扫描电镜的成像则不需要成象透镜, 其图象是按一定时间、空间顺序逐点形成并在镜体外显像管上显示。
5、二次电子成象是使用扫描电镜所获得的各种图象中应用最广泛, 分辨本领最高的一种图象。我们以二次电子成象为例来说明扫描电镜成象的原理。
6、由电子枪发射的电子束最高可达30keV, 经会聚透镜、物镜缩小和聚焦, 在样品表面形成一个具有一定能量、强度、斑点直径的电子束。在扫描线圈的磁场作用下, 入射电子束在样品表面上按照一定的空间和时间顺序做光栅式逐点扫描。由于入射电子与样品之间的相互作用, 将从样品中激发出二次电子。由于二次电子收集极的作用, 可将各个方向发射的二级电子汇集起来, 再将加速极加速射到闪烁体上, 转变成光信号, 经过光导管到达光电倍增管, 使光信号再转变成电信号。这个电信号又经视频放大器放大并将其输送至显像管的栅极, 调制显像管的亮度。因而, 再荧光屏上呈现一幅亮暗程度不同的、反映样品表面形貌的二次电子象。
7、在扫描电镜中, 入射电子束在样品上的扫描和显像管中电子束在荧光屏上的扫描是用一个共同的扫描发生器控制的。这样就保证了入射电子束的扫描和显像管中电子束的扫描完全同步, 保证了样品上的“物点”与荧光屏上的“象点”在时间和空间上一一对应, 称其为“同步扫描”。一般扫描图象是由近100万个与物点一一对应的图象单元构成的, 正因为如此, 才使得扫描电镜除能显示一般的形貌外, 还能将样品局部范围内的化学元素、光、电、磁等性质的差异以二维图象形式显示。
扫描电镜是一种利用高能聚焦电子束扫描样品表面,从而获得样品信息的电子显微镜。
所以其使用电子束为照明源,电子束在样品表面扫描,利用电子和物质作用所产生的信息结合电子光学原理进行成像。判断扫描电镜性能主要依据分辨率和有效放大倍数。分辨率即能够分辨的最小距离。扫描电子显微镜主要用于各种材料的微观分析和成分分析,已经成为材料科学、生命科学和各生产部门质量控制中不可缺少的工具之一。
扫描电子显微镜与其他近代测试技术相结合用来研究原材料的矿物结构形态与材料工艺、性能的关系;研究材料的微观结构、物相组成与其性能的关系;寻找改进材质的途径和研制预见性的新材料,进行品质管理、异物分析、失效分析等工作。
扫描电子显微镜的特点介绍
1、仪器分辨率较高,通过二次电子像能够观察试样表面6nm左右的细节,采用LaB6电子枪,可以进一步提高到3nm。
2、仪器放大倍数变化范围大,且能连续可调。因此可以根据需要选择大小不同的视场进行观察,同时在高放大倍数下也可获得一般透射电镜较难达到的高亮度的清晰图像。
3、观察样品的景深大,市场大,图像富有立体感,可直接观察起伏较大的粗糙表面和试样凹凸不平的金属断口象等,使人具有亲临微观世界现场之感。
4、样品制备简单,只要将块状或粉末状的样品稍加处理或不处理,就可直接放到扫描电镜中进行观察,因而更接近于物质的自然状态。
以上内容参考:百度百科-扫描电子显微镜
扫描电镜原理是将样品表面投射非常细小的电子束,并通过收集电子反弹或其它来源的二次电子信号来确定样品表面形态和性质。这些二次电子信号会反映出样品表面的许多细微结构和缺陷。根据二次电子的大小和散射方向能够构建出高分辨率和高对比度的三维图像。
扫描电镜是一种高精度、高分辨电子显微镜,通过对材料表面的扫描和探测进行成像,可以获取到极高分辨率的图像。由于扫描电镜对物质表面的高灵敏度,其可以用来分析小微粒、纳米颗粒及纳米结构中合金等复杂物质性质。
扫描电镜是一项非常先进的科技手段,相比其他传统技术,扫描电镜不仅具有高分辨率、高放大倍数和高对比度优势,而且可适用于非导电物、各种结构复杂的天然和合成材料,以及压电材料和纤维等物质的表面形态的重构,帮助科学家理解和探索微观的世界。
扫描电镜具体应用:
1、应用在材料科学方面
扫描电镜的应用非常重要的是材料学,可以通过对材料精细观察总结出目标物质的宏观性质或微细特征。比如利用扫描电镜进行纳米级别合成材料疲劳故障的检测、晶体缺陷分析和塑性变形的过程分析等。
2、应用在生命科学方面
在生命科学中,扫描电镜可用于细胞形态的研究以及从单细胞到微生物、植物、昆虫、小鸟等类群组织内部结构的细致解剖,以期进一步发现现实世界的奥秘。为了确保加速样品制备,在海外一些机构开展扫描电镜三维成像项目,可以对活体细胞追踪。
3、应用在地学研究和晶体学方面
使用扫描电镜技术也能对地学问题提供更深刻的认识。例如,通过扫描电子显微镜对岩石样本进行研究可以了解各种原始岩石中珍贵的化石和组织构造。作为晶体学领域的重要工具,扫描电镜可分析材料表面形态和准确发现晶格结构。
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