台式掃描電鏡的結構組成及特點

        台式掃描電鏡(SEM)掃描電子顯微鏡由三大部分組成：真空係統，電子束係統以及成像係統。以下提到掃描電子顯微鏡之處，均用SEM代替。台式掃描電子顯微鏡是一種大型精密儀器，它是機械學、光學、電子學、熱學、材料學、真空技術等多門學科的綜合應用。請看小編下麵的介紹吧

SS-150台式掃描電子顯微鏡

        一、真空係統

        真空係統主要包括真空泵和真空柱兩部分。真空柱是一個密封的柱形容器。真空泵用來在真空柱內產生真空。有機械泵、油擴散泵以及渦輪分子泵三大類，機械泵加油擴散泵的組合可以滿足配置鎢槍的SEM的真空要求，但對於裝置了場致發射槍或六硼化鑭槍的SEM，則需要機械泵加渦輪分子泵的組合。成像係統和電子束係統均內置在真空柱中。真空柱底端即為右圖所示的密封室，用於放置樣品。之所以要用真空，主要基於以下兩點原因：電子束係統中的燈絲在普通大氣中會迅速氧化而失效，所以除了在使用SEM時需要用真空以外，平時還需要以純氮氣或惰性氣體充滿整個真空柱。為了增大電子的平均自由程，從而使得用於成像的電子更多。

        二、電子束係統　　

        電子束係統由電子槍和電磁透鏡兩部分組成，主要用於產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像。

        電子槍

        電子槍用於產生電子，主要有兩大類，共三種。

        一類是利用場發射效應產生電子，稱為場發射電子槍。這種電子槍極其昂貴，在十萬美元以上，且需要小於10-10torr的極高真空。但它具有至少1000小時以上的壽命，且不需要電磁透鏡係統。另一類則是利用熱發射效應產生電子，有鎢槍和六硼化鑭槍兩種。鎢槍壽命在30～100小時之間，價格便宜，但成像不如其他兩種明亮，常作為廉價或標準SEM配置。六硼化鑭槍壽命介於場致發射電子槍與鎢槍之間，為200～1000小時，價格約為鎢槍的十倍，圖像比鎢槍明亮5～10倍，需要略高於鎢槍的真空，一般在10-7torr以上；但比鎢槍容易產生過度飽和和熱激發問題。

        電磁透鏡

        熱發射電子需要電磁透鏡來成束，所以在用熱發射電子槍的SEM上，電磁透鏡必不可少。通常會裝配兩組：匯聚透鏡：顧名思義，匯聚透鏡用匯聚電子束，裝配在真空柱中，位於電子槍之下。通常不止一個，並有一組匯聚光圈與之相配。但匯聚透鏡僅僅用於匯聚電子束，與成像會焦無關。物鏡：物鏡為真空柱中最下方的一個電磁透鏡，它負責將電子束的焦點匯聚到樣品表麵。

        三、成像係統　　

        電子經過一係列電磁透鏡成束後，打到樣品上與樣品相互作用，會產生次級電子、背散射電子、歐革電子以及X射線等一係列信號。所以需要不同的探測器譬如次級電子探測器、X射線能譜分析儀等來區分這些信號以獲得所需要的信息。雖然X射線信號不能用於成像，但習慣上，仍然將X射線分析係統劃分到成像係統中。有些探測器造價昂貴，比如Robinsons式背散射電子探測器，這時，可以使用次級電子探測器代替，但需要設定一個偏壓電場以篩除次級電子。

        放大率

        與普通光學顯微鏡不同，在掃描電鏡SEM中，是通過控製掃描區域的大小來控製放大率的。如果需要更高的放大率，隻需要掃描更小的一塊麵積就可以了。放大率由屏幕/照片麵積除以掃描麵積得到。

所以，SEM中，透鏡與放大率無關。

        場深

        在SEM中，位於焦平麵上下的一小層區域內的樣品點都可以得到良好的會焦而成象。這一小層的厚度稱為場深，通常為幾納米厚，所以，SEM可以用於納米級樣品的三維成像。

        作用體積

        電子束不僅僅與樣品表層原子發生作用，它實際上與一定厚度範圍內的樣品原子發生作用，所以存在一個作用“體積”。作用體積的厚度因信號的不同而不同：

        歐革電子：0.5～2納米。

        次級電子：5λ，對於導體，λ=1納米；對於絕緣體，λ=10納米。

        背散射電子：10倍於次級電子。

        特征X射線：微米級。

        X射線連續譜：略大於特征X射線，也在微米級。

        工作距離

        工作距離指從物鏡到樣品最高點的垂直距離。

        如果增加工作距離，可以在其他條件不變的情況下獲得更大的場深。

        如果減少工作距離，則可以在其他條件不變的情況下獲得更高的分辨率。

        5毫米到10毫米之間。

        成象

        次級電子和背散射電子可以用於成象，但後者不如前者，所以通常使用次級電子。

        表麵分析

        歐革電子、特征X射線、背散射電子的產生過程均與樣品原子性質有關，所以可以用於成分分析。但由於電子束隻能穿透樣品表麵很淺的一層（參見作用體積），所以隻能用於表麵分析。表麵分析以特征X射線分析最常用，所用到的探測器有兩種：能譜分析儀與波譜分析儀。前者速度快但精度不高，後者非常精確，可以黄色网站草莓视频到“痕跡元素”的存在但耗時太長。

        以上介紹的是台式掃描電鏡SEM的組成結構，了解其組成結構有利於草莓视频APP黄色软件更加合理的使用掃描電鏡，從而延長掃描電鏡的使用壽命及提高操作的精確度。目前台式掃描電鏡被廣泛用於材料科學、冶金、生物學、醫學、半導體材料與器件、地質勘探、病蟲害的防治、災害鑒定、寶石鑒定、工業生產中的產品質量鑒定及生產工藝控製等。