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掃描電子顯微鏡的構(gòu)造和工作原理

更新時(shí)間:2023-07-06      點(diǎn)擊次數(shù):1077
  掃描電化學(xué)顯微鏡SECM具備掃描電化學(xué)顯微鏡及掃描離子電導(dǎo)顯微鏡成像(SECM/ SICM)與可定制模塊化的光學(xué)顯微鏡成像同步聯(lián)用的系統(tǒng),此多功能的儀器系統(tǒng)全面覆蓋細(xì)胞表面分析,細(xì)胞納米形貌成像,細(xì)胞膜表面的離子通道的檢測與成像, 細(xì)胞納米力學(xué)領(lǐng)域的研究與創(chuàng)新,細(xì)胞活性和生理功能的原位電化學(xué)檢測,以及神經(jīng)傳導(dǎo)物質(zhì)的原位快速檢測,并可升級(jí)后兼容熒光比值鈣成像等諸多前沿應(yīng)用。提供原位微觀形貌與電催化活性同步掃描檢測模式,例如:基礎(chǔ)的等高模式和高級(jí)的等間距模式下的矩陣協(xié)議掃描和模板自定義掃描(3D微觀打印或局部修飾等模式),提供給用戶無限的實(shí)驗(yàn)組合和多種分析實(shí)驗(yàn)方法的高級(jí)拓展與聯(lián)用。
  掃描電子顯微鏡是由電子光學(xué)系統(tǒng),信號(hào)收集處理、圖象顯示和記錄系統(tǒng),真空系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。
  其中電子光學(xué)系統(tǒng)包括電子槍、電磁透鏡、掃描線圈和樣品室。掃描電子顯微鏡中的各個(gè)電磁透鏡不做成相透鏡用,而是起到將電子束逐級(jí)縮小的聚光作用。一般有三個(gè)聚光鏡,前兩個(gè)是強(qiáng)磁透鏡,可把電子束縮?。坏谌齻€(gè)透鏡是弱磁透鏡,具有較長的焦距以便使樣品和透鏡之間留有一定的空間,裝入各種信號(hào)接收器。掃描電子顯微鏡中射到樣品上的電子束直徑越小,就相當(dāng)于成相單元的尺寸越小,相應(yīng)的放大倍數(shù)就越高。
  掃描線圈的作用是使電子束偏轉(zhuǎn),并在樣品表面做有規(guī)則的掃動(dòng)。電子束在樣品上的掃描動(dòng)作和顯相管上的掃描動(dòng)作保持嚴(yán)格同步,因?yàn)樗鼈兪怯赏粋€(gè)掃描發(fā)生器控制的。電子束在樣品表面有兩種掃描方式,進(jìn)行形貌分析時(shí)都采用光柵掃描方式,當(dāng)電子束進(jìn)入上偏轉(zhuǎn)線圈時(shí),方向發(fā)生轉(zhuǎn)折,隨后又有下偏轉(zhuǎn)線圈使它的方向發(fā)生第二次轉(zhuǎn)折。發(fā)生二次偏轉(zhuǎn)的電子束通過末級(jí)透鏡的光心射到樣品表面。
  在電子束偏轉(zhuǎn)的同時(shí)還帶用逐行掃描的動(dòng)作,電子束在上下偏轉(zhuǎn)線圈的作用下,在樣品表面掃描出方形區(qū)域,相應(yīng)地在樣品上也畫出一幀比例圖像。樣品上各點(diǎn)受到電子束轟擊時(shí)發(fā)出的信號(hào)可由信號(hào)探測器收集,并通過顯示系統(tǒng)在顯像管熒光屏上按強(qiáng)度描繪出來。如果電子束經(jīng)上偏轉(zhuǎn)線圈轉(zhuǎn)折后未經(jīng)下偏轉(zhuǎn)線圈改變方向,而直接由末級(jí)透鏡折射到入射點(diǎn)位置,這種掃描方式稱為角光柵掃描或搖擺掃描。入射束被上偏轉(zhuǎn)線圈轉(zhuǎn)折的角度越大,則電子束在入射點(diǎn)上搖擺的角度也越大。在進(jìn)行電子束通道花樣分析時(shí),采用這種方式。
  樣品室內(nèi)除放置樣品外,還安置信號(hào)探測器。樣品臺(tái)本身是個(gè)復(fù)雜而精密的組件,它能夾持一定尺寸的樣品,并能使樣品作平移、傾斜和旋轉(zhuǎn)等運(yùn)動(dòng),以利于對(duì)樣品上每一特定位置的進(jìn)行各種分析。
  二次電子、背散射電子、透射電子的信號(hào)都可采用閃爍計(jì)數(shù)器來進(jìn)行檢測。信號(hào)電子進(jìn)入閃爍體后即引起電離,當(dāng)離子和自由電子復(fù)合后就產(chǎn)生可見光。可見光信號(hào)通過光導(dǎo)管送入光電倍增器,光信號(hào)放大,即又轉(zhuǎn)化成電流信號(hào)輸出,電流信號(hào)經(jīng)視頻放大器放大后就成為調(diào)制信號(hào)。由于鏡筒中的電子束和顯像管中的電子束是同步掃描的,而熒光屏上每一點(diǎn)的亮度是根據(jù)樣品上被激發(fā)出來的信號(hào)強(qiáng)度來調(diào)制的,因此樣品上各點(diǎn)狀態(tài)各不相同,所接受的信號(hào)也不相同,于是就在顯像管上看到一幅反映樣品各點(diǎn)狀態(tài)的掃描電子顯微圖像。