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透射掃描電子顯微鏡的基本工作原理

閱讀:589      發(fā)布時間:2025-2-17
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  透射掃描電子顯微鏡是一種結(jié)合了透射電子顯微鏡和掃描電子顯微鏡特點的復合型顯微鏡,能夠通過掃描樣品并透射電子束來獲得高分辨率的樣品圖像,廣泛應用于材料科學、納米技術、生物學等領域。
  透射掃描電子顯微鏡的基本工作原理,包括以下幾個方面:
  1、電子束的生成與加速
  其工作始于電子源的產(chǎn)生。通常采用場發(fā)射槍或熱陰極電子槍(如鎢絲或LaB6)來生成電子。電子源產(chǎn)生的電子被加速,通常加速電壓在幾十千伏(kV)到幾百千伏之間,這些高能電子可以穿透大多數(shù)物質(zhì)。電子束經(jīng)過加速后,會進入柱系統(tǒng)。
  2、電子束聚焦與掃描
  在電子束進入柱系統(tǒng)后,它首先通過一系列電磁透鏡進行聚焦。聚焦后的電子束非常細小,直徑可以達到納米級別。電子束的掃描是其特點,掃描是通過逐點激發(fā)樣品進行的。在掃描過程中,電子束依次沿著樣品表面按照一定的順序掃描,并且每掃描一遍,便收集該位置反射或透過的電子信號。
  3、樣品與電子束相互作用
  在透射掃描電子顯微鏡中,電子束與樣品的相互作用決定了圖像的形成。當高能電子束照射到樣品上時,樣品會發(fā)生不同程度的散射,部分電子會透射穿過樣品,而另一部分則會被反射或散射。透射的電子攜帶了關于樣品微觀結(jié)構的信息,因此它們將被用來形成圖像。
  4、信號的探測與圖像重建
  關鍵技術之一是高效的信號探測系統(tǒng)。通過一組探測器,系統(tǒng)可以接收到透過樣品的電子束的信號。這些信號會被轉(zhuǎn)換成電信號,并經(jīng)過放大和處理,最終生成圖像。在成像過程中,探測到的每個信號點都代表了電子束掃描到的樣品位置的特定信息。
  透射掃描電子顯微鏡是一種高精度、高分辨率的顯微鏡,通過掃描電子束與樣品的相互作用,結(jié)合透射電子信號的采集與處理,能夠提供表面和內(nèi)部結(jié)構的詳細圖像。它將透射電子顯微鏡與掃描電子顯微鏡的優(yōu)勢結(jié)合在一起,適用于多個研究領域,是探索微觀世界重要的工具。

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