В сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) реализация многоканальной регистрации различных сигналов в основном зависит от его сложной конструкции и наличия различных типов детекторов. Ниже приведены ключевые этапы и принципы:

1. Взаимодействие электронного пучка с образцом: Основой СЭМ является пучок высокоэнергетических электронов, который фокусируется на поверхности образца. При взаимодействии электронного пучка с образцом возникают различные сигналы, включая, помимо прочего, вторичные электроны (SE), обратнорассеянные электроны (BSE), характеристические рентгеновские лучи, оже‑электроны и др.

2. Детектирование вторичных электронов (SE):

Принцип: СЭ‑электроны возникают в поверхностном слое образца на глубине нескольких нанометров, чрезвычайно чувствительны к рельефу поверхности и позволяют получать изображения с высоким разрешением.

Детектор: для регистрации этих низкоэнергетических электронов обычно используются SE‑детекторы, изготовленные из полупроводниковых материалов, например силиконовые игольчатые наконечники.

3. Анализ с помощью обратнорассеянных электронов (BSE):

Принцип: BSE‑излучение возникает в достаточно глубоких слоях образца и формируется за счёт упругого рассеяния падающих электронов на ядрах атомов; его интенсивность зависит от атомного номера, что позволяет использовать этот метод для качественного и количественного анализа элементов, а также для получения изображений с различиями в составе.

Детектор: обычно используемым детектором BSE является твёрдотельный детектор, содержащий p‑n‑переход; он работает за счёт поглощения обратнорассеянных электронов и генерации электронно‑дырочных пар, при этом величина тока пропорциональна числу принятых электронов.

4. Анализ характеристических рентгеновских лучей (EDX):

Принцип: при возбуждении падающими электронами внутренних электронных переходов атомов образца испускаются характерные рентгеновские лучи; энергия рентгеновских лучей для каждого элемента является специфической и может использоваться для качественного и количественного анализа.

Детектор: для сбора и анализа этих рентгеновских лучей используется энергодисперсионный спектрометр (EDX); энергодисперсионный спектр позволяет определить виды элементов в образце и их распределение.

5. Система сбора и отображения сигналов:

Собранные сигналы (например, SE и BSE) усиливаются и преобразуются в электрические сигналы; после дальнейшей обработки эти сигналы используются для модуляции яркости кинескопа или современного цифрового дисплея, формируя изображение.

В случае рентгеновского излучения система EDX анализирует энергию каждого фотона, формируя спектр энергий элементов; в сочетании с изображением она позволяет получить информацию о химическом составе.

6. Вакуумная система:

Для уменьшения рассеяния электронного пучка молекулами воздуха внутри СЭМ необходимо поддерживать высокий вакуум, что обеспечивает эффективную передачу сигнала и снижает уровень помех.

7. Подготовка образцов:

Образцы должны соответствовать условиям наблюдения на СЭМ, включая сушку, наличие определённой механической прочности и электропроводности либо обработку покрытием, что позволяет уменьшить эффект зарядки и повысить качество изображения.

Благодаря этим механизмам сканирующий электронный микроскоп позволяет получать информацию о поверхностной морфологии образца, распределении элементного состава, кристаллической структуре и других аспектах, являясь незаменимым аналитическим инструментом в таких областях, как материаловедение, биология и геология.

Термостатический сканирующий электронный микроскоп серии ZEM компании ZEPTOOLS

Сканирующий электронный микроскоп, отечественный сканирующий электронный микроскоп, сколько стоит один сканирующий электронный микроскоп, настольный сканирующий электронный микроскоп, принцип работы просвечивающего электронного микроскопа, промышленный сканирующий электронный микроскоп, электронный зонд, химический состав, спектрометр EDS, электронный микроскоп, стенд для проведения экспериментов in situ, стенд для образцов в просвечивающем электронном микроскопе, шагомер, линейка‑рассеиватель, электронно‑лучевой литограф, литограф без маски, SEM in situ, TEM in situ: Сканирующий электронный микроскоп — Центр продуктов — Zeptools (zeptools.cn)