掃描電子顯微鏡是以電子束作為照射光源,把聚焦很細的電子束以掃描方式照射到樣品的一個微區上,使樣品產生各種不同的物理信息,然后分別加以收集和處理,從而得出分析區域的微觀形貌、成分和結構等物理信息的一種分析儀器。掃描電子顯微鏡的設計思想和工作原理,早在1935年便已被提出來了。1942年,英國首先制成一臺實驗室用的掃描電鏡,但由于成像的分辨率很差,照相時間太長,所以實用價值不大。經過各國科學工作者的努力,尤其是隨著電子工業技術水平的不斷發展,到1956年開始生產商品掃描電鏡。近數十年來,掃描電鏡已廣泛地應用在生物學、醫學、冶金學、材料學、化學、地質學、礦物學等學科領域中,促進了各有關學科的發展。
.掃描電子顯微鏡的工作原理
從電子槍陰極發出電子束,受到陰陽極之間加速電壓的作用,射向鏡筒,經過聚光鏡及物鏡的會聚作用,縮小成直徑約幾毫微米的電子探針。在物鏡上部的掃描線圈的作用下,電子探針在樣品表面作光柵狀掃描并且激發出多種電子信號。這些電子信號被相應的檢測器檢測,經過放大、轉換,變成電壓信號,最后被送到顯像管的柵極上并且調制顯像管的亮度。顯像管中的電子束在熒光屏上也作光柵狀掃描,并且這種掃描運動與樣品表面的電子束的掃描運動嚴格同步,這樣即獲得襯度與所接收信號強度相對應的掃描電子像,這種圖像反映了樣品表面的形貌特征。
掃描電子顯微鏡鏡樣品制備的主要要求是:盡可能使樣品的表面結構保存好,沒有變形和污染,樣品干燥并且有良好導電性能。
2.掃描電子顯微鏡的特點
和光學顯微鏡及透射電鏡相比,掃描電鏡具有以下特點:
①能夠直接觀察樣品表面的結構,樣品的尺寸可大至120mm×80mm×50mm;
②樣品制備過程簡單,不用切成薄片;
③樣品可以在樣品室中作三度空間的平移和旋轉,因此,可以從各種角度對樣品
進行觀察;
④景深大,圖像富有立體感。掃描電鏡的景深較光學顯微鏡大幾百倍,比透射電
鏡大幾十倍;
⑤圖像的放大范圍廣,分辨率也比較高可放大十幾倍到幾十萬倍,它基本上包
括了從放大鏡、光學顯微鏡直至透射電鏡的放大范圍分辨率介于光學顯微鏡與透射電
鏡之間,可達3nm;
⑥電子束對樣品的損傷與污染程度較小;
⑦在觀察樣品形貌的同時,還可利用從樣品發出的其他信號作微區成分分析。
