文档介绍：扫描式电子显微镜
我们在看一幅印刷的图画时,如果靠近画面仔细观察,会发现整个画面可以分解成许多灰度不同的小点,也就是说它由许多黑、白、灰不同的小点按一定顺序排列而构成的。象团体操所呈现的图案,是把一幅完整的图案切割为成千上万个小块一样,将这些小块从上到下,从左至右按顺序编上号码,由每人取其一块,按原定顺序排列来,便构成了一幅完整的图案。个别地看,每个小块只是一个简单的色块或线条,分割得越细,小块上的图形越简单。一幅照片或一幅电视画面也可以这样分割,这每一个小的单元,在光学上便被称为“像素”,一幅影像被分解的像素越多,就越能表现出更多的细节,越能细腻地反映出物体的形貌。一般35mm电影胶片上,每幅画面大约包含了上千万个像素,所以我们看电影时感觉非常细腻而清晰。而一般电视影像,分成625行共约25万个像素,离远看时感觉还较细腻,当离得较近,像素之间的距离大于我们视力的分辨率时,便很觉得有些粗糙了,因为我们可以在近处不费力地分辨出上下行的间隙。目前计算机的显示器的像素通常在100万左右,介于前述2个例子中间。
在扫描电镜中,为获取较高的分辨率,通常把影像分解成1500~2000行,每行1500个点以上,这样总像素可达200~300万个,足以达到细节丰富、形态逼真的高质量影像的要求。
扫描电镜象电视一样,是利用扫描来分解与合成一幅影像的。扫描过程就是把电子束“逐颗逐粒地象写字一样从左到右,然后下移一行再从左
至右地照射在样品上”。这种从左到右的运动称为“行扫描”,一次从左到右即为一行;从上至下的运动称为“帧扫描”,一次从上至下,完成一幅完整画面的全部行扫描运动时,称为一帧。由于帧扫描运动迭加在行扫描运动中,速度匹配得合适,则恰好使第2次的行扫描,错开一行,扫在上行扫描轨迹的下方,如没有帧扫描的合成,行扫描就只能重叠在同一行上来回运动。
图4-27所示表明,让电子束依照行、帧扫
描的顺序,在样品表面的微小区域内做扫描
合成运动,当逐点轰击在样品上,便会逐点
激发出相应的二次电子来。这些二次电子携
带着对应位置上样品表面形貌的信息,表面
突起的高低不同,被激发出的二次电子数目和能量也不同。在样品台附近安装一个二次图4-27 SEM的扫描成象原理
电子探测接收器,依次将二次电子接收起
来,转换成电信号送到电路中放大,再按同样的行、帧扫描顺序排列在显像管的荧光屏上,就可以得到一幅扫描电镜影像了。图4-28为扫描电镜的成像拍摄实例,从图中可以看出这种成像方式非常富有立体感。
扫描电镜的最终影像如同电视机一样显现于显像管的荧光屏上。为了充分地表现出SEM影像的分辨力与清晰度,须配以适当的反差与亮度。这与家用电视机的亮度与对比度具有相同的意义,两者之间的关系相互牵联,
亮度大了,反差则小,以至影像平淡,缺少立体感;亮度小了,反差会显得较大,以至淹没实际存在的细节。此外,亮度的大小还必须适应于拍摄所需的曝光量,调节时应考虑各方面的因素,配合起来处理。
二、扫描电镜的结构和工作原理简述
扫描电镜(SEM)的外形和主机内部结构示意见图4-
SEM与TEM主要结构的异同之处如下:①其中的照明系统与透射电镜(TEM