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光片掃描顯微鏡是如何組成的?

更新時(shí)間:2021-11-10瀏覽:1164次
  光片掃描顯微鏡,是自上世紀(jì)60年代作為商用電鏡面世以來迅速發(fā)展起來的一種新型的電子光學(xué)儀器,被廣泛地應(yīng)用于化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、冶金、材料、半導(dǎo)體制造、微電路檢查等各個(gè)研究領(lǐng)域和工業(yè)部門。
  特點(diǎn)
  制樣簡單、放大倍數(shù)可調(diào)范圍寬、圖像的分辨率高、景深大、保真度高、有真實(shí)的三維效應(yīng)等,對(duì)于導(dǎo)電材料,可直接放入樣品室進(jìn)行分析,對(duì)于導(dǎo)電性差或絕緣的樣品則需要噴鍍導(dǎo)電層。
  基本結(jié)構(gòu)
  光片掃描顯微鏡從結(jié)構(gòu)上看,掃描電鏡主要由七大系統(tǒng)組成,即電子光學(xué)系統(tǒng)、信號(hào)探測處理和顯示系統(tǒng)、圖像記錄系統(tǒng)、樣品室、真空系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、電源供給系統(tǒng)。
  其中重要的三個(gè)系統(tǒng)是電子光學(xué)系統(tǒng)、信號(hào)探測處理和顯示系統(tǒng)以及真空系統(tǒng)。
  1、電子光學(xué)系統(tǒng)
  電子光學(xué)系統(tǒng)包括電子槍、電磁透鏡、掃描線圈、樣品室等,主要用于產(chǎn)生一束能量分布極窄的、電子能量確定的電子束用以掃描成象。
  電子槍:用于產(chǎn)生電子,主要分類如下:
  電磁透鏡:熱發(fā)射電子需要電磁透鏡來成束,所以在用熱發(fā)射電子槍的掃描電鏡上,電磁透鏡不可少。通常會(huì)裝配兩組:匯聚透鏡和物鏡,匯聚透鏡僅僅用于匯聚電子束,與成象會(huì)焦無關(guān);物鏡負(fù)責(zé)將電子束的焦點(diǎn)匯聚到樣品表面。
  掃描線圈的作用是使電子束偏轉(zhuǎn),并在樣品表面作有規(guī)則的掃動(dòng),電子束在樣品上的掃描動(dòng)作和顯像管上的掃描動(dòng)作保持嚴(yán)格同步,因?yàn)樗鼈兪怯赏粧呙璋l(fā)生器控制的。樣品室內(nèi)除放置樣品外,還安置信號(hào)探測器。
  2、信號(hào)探測處理和顯示系統(tǒng)
  電子經(jīng)過一系列電磁透鏡成束后,打到樣品上與樣品相互作用,會(huì)產(chǎn)生二次電子、背散射電子、俄歇電子以及X射線等一系列信號(hào)。所以需要不同的探測器譬如二次電子探測器、X射線能譜分析儀等來區(qū)分這些信號(hào)以獲得所需要的信息。雖然X射線信號(hào)不能用于成象,但習(xí)慣上,仍然將X射線分析系統(tǒng)劃分到成象系統(tǒng)中。
  有些探測器造價(jià)昂貴,比如Robinsons式背散射電子探測器,這時(shí),可以使用二次電子探測器代替,但需要設(shè)定一個(gè)偏壓電場以篩除二次電子。
  3、真空系統(tǒng)
  真空系統(tǒng)主要包括真空泵和真空柱兩部分。
  真空柱是一個(gè)密封的柱形容器。真空泵用來在真空柱內(nèi)產(chǎn)生真空。有機(jī)械泵、油擴(kuò)散泵以及渦輪分子泵三大類,機(jī)械泵加油擴(kuò)散泵的組合可以滿足配置鎢燈絲槍的掃描電鏡的真空要求,但對(duì)于裝置了場致發(fā)射槍或六硼化鑭及六硼化鈰槍的掃描電鏡,則需要機(jī)械泵加渦輪分子泵的組合。成象系統(tǒng)和電子束系統(tǒng)均內(nèi)置在真空柱中。真空柱底端即為右圖所示的樣品室,用于放置樣品。
  光片掃描顯微鏡需要真空的原因包括:一是電子束系統(tǒng)中的燈絲在普通大氣中會(huì)迅速氧化而失效,所以需要抽真空。二是為了增大電子的平均自由程,從而使得用于成象的電子更多。

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