文档介绍：1
粉体材料的检测技术
显微镜部分
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光学显微镜基本结构: (照明、光学放大、机械系统)
1. 照明灯(Lamp)
2. 聚光器(Condenser)
3. 载物台和切片夹(Mechanical stage and specimen retainer)
4. 推进器(Mechanical stage adjustment knob)
5. 物镜(Objectives)
6. 粗细螺旋(Course and fine focus knob)
7. 目镜(Oculars)
8. 照相机等接口(Connection to camera.)
1. 光学显微镜(light microscope--LM)
可见光(380~760nm波长)照明,使微小物体放大成像的仪器。
观测的结构:显微结构、光镜结构
放大几十至几千倍;
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光学显微镜的放大倍率不过几千,,这是因为受光波波长的局限, 即可见光的波长不能小于4000埃(400纳米,)。为此,寻找更短波长的照明物质是观测微观结构的关键。
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利用电子束对样品放大成像的显微镜,简称电镜。
1. EM可分为透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)两类。
2. EM的原理和LM相似,但用电子束代替光线,磁场代替玻璃透镜。EM技术的基础:
根据波动学说,运动着的电子可以看作是一种电子波。电子运动的速度越高,电子波的波长越短。例如受200千伏高压加速的电子,。这表明电子是一种理想的新光源。此外,20世纪20~30年代,证实了轴对称分布的电磁场具有能使电子束偏转、聚焦的作用,从而找到了相当于光学显微镜中的透镜──电子透镜。这就是具有高分辨率的电子显微镜产生的基础。
2. 电子显微镜(electron microscope, EM)
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放大倍数:几千至几百万倍
最高分辨率:, 是光镜1000倍,
所见结构称超微结构、电镜结构
(ultra-structure)
扫描电子显微镜(SEM)
(scanning electron microscope) ——观察表面的立体结构
透射电子显微镜(TEM)
(transmission electron microscope) ——观察内部结构
电子显微镜(electron microscope, EM)
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扫描电子显微镜(SEM--scanning electron microscope)
扫描电子显微镜的设计思想和工作原理,早在1935年便已被提出来了。
1942年,英国首先制成一台实验室用的扫描电镜,但由于成像的分辨率很差,照相时间太长,所以实用价值不大。
经过各国科学工作者的努力,尤其是随着电子工业技术水平的不断发展,到1956年开始生产商品扫描电镜。
近数十年来,扫描电镜已广泛地应用在生物学、医学、冶金学等学科的领域中,促进了各有关学科的发展。
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扫描电镜的特点
和光学显微镜及透射电镜相比,扫描电镜具有的特点:(一) 直接观察样品表面的结构,样品 120×80×50mm。(二) 样品制备过程简单,不用切成薄片。(三) 样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转,因此,可以从各种角度对样品进行观察。(四) 景深大,图象富有立体感。扫描电镜的景深较光学显微镜大几百倍,比透射电镜大几十倍。(五) 图象的放大范围广,分辨率也比较高。可放大十几倍到几十万倍,它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间,可达3nm。(六) 电子束对样品的损伤与污染程度较小。(七) 在观察形貌的同时,还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析。(EDS—X射线能谱仪)
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扫描电镜的结构
镜筒(电子枪、聚光镜、物镜及扫描系统)
产生电子束(直径约几个nm),该电子束在样品表面扫描,同时激发出各种信号。
电子信号的收集与处理系统样品室中扫描电子束与样品发生相互作用后产生多种信号,最主要的是二次电子,其产生率主要取决于样品的形貌和成分。二次电子打到检测探头上时产生光,光被光导管传送到光电倍增管,光信号即被转变成电流信号,再经前置放大及视频放大,电流信号转变成电压信号,被送到显像管的栅极。
电子信号的显示与记录系统扫描电镜的图象显示在阴极射线管(显像管)上,并由照相机拍照记录。显像管有两个,一个用来观察,分辨率较低,是长余辉的管子;另一个用来照相记录,分辨率较高,是短余辉的管子。
真空系统及电源系统扫描电镜的真空系统由机械泵与油扩散泵组成。
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扫描电镜(SEM)原理
从电子枪阴极发出的电子束,受到阴阳极之间加速电压的作用,射向镜筒,经过聚光镜及物镜的会聚