扫描电子显微镜工作原理结构组成

发布网友发布时间：2024-10-16 04:48

共1个回答

热心网友时间：2024-10-16 19:56

扫描电子显微镜（SEM）的原理与结构组成，基于电子与物质的相互作用。SEM利用聚焦的高能电子束扫描样品表面，激发出各种物理信息，如二次电子、俄歇电子、特征x射线和背散射电子等。这些信息通过收集、放大和显示形成图像，用于观察测试样品表面形貌。

电子束与固体样品表面作用时，会激发多种物理现象。例如，电子会被反射回来形成背散射电子，其中弹性背反射电子能量变化不大，非弹性背反射电子能量范围较宽。二次电子则为原子核外电子被激发后逸出的电子，主要来自样品表面5-10nm区域内，能量范围为0-50eV，对表面状态敏感，能显示微观形貌。

特征x射线是原子内层电子能级跃迁时释放的电磁波辐射，x射线通常在样品500nm-5mm深处产生。俄歇电子是在内层电子跃迁过程中释放能量将核外另一电子打飞的电子，能量范围在50-1500eV，适用于表层化学成分分析。

SEM通过不同信息检测器，如二次电子、背散射电子或x射线，获取样品的物理、化学性质信息。成像原理涉及电子束聚焦、扫描和与样品相互作用产生的信号检测与图像显示。

SEM结构包括电子光学系统、信号收集及显示系统、真空系统和电源系统。真空系统确保电子束在真空环境下工作，以提高电子的平均自由程和信号强度。电子光学系统包括电子枪、电磁透镜和扫描线圈，用于产生聚焦电子束并实现扫描。信号检测放大系统检测产生的物理信号，并将信号转换为图像显示。

总体而言，SEM结合了电子与物质的相互作用原理和先进的光学技术，使得研究人员能够以高分辨率观察和分析样品的表面形貌、组成和结构，为材料科学、生物学、物理学等多个领域提供重要工具。