扫描电子显微镜如何工作

1935年，Max Knoll在德国发明了扫描电子显微镜（SEM），以研究电视管的目标。两年后，曼弗雷德·冯·阿登（Manfred von Ardenne）使用两个冷凝器透镜来扫描透射电子显微镜，建造了一个具有高度驱逐探针的电子显微镜。他还尝试了SEM。1942年，Zworykin及其在美国RCA实验室的同事设计和建立了专用的SEM。1948年，查尔斯·奥特利爵士和丹尼斯·麦克穆兰爵士在剑桥大学建造了他们的第一届SEM。1965年，剑桥科学仪器公司为杜邦（Dupont）推出了“立体可乐”（立体仪）。（Zhu＆Inada，2016年）

扫描电子显微镜如何工作

SEM是一种显微镜，可通过在感兴趣的样品上扫描聚焦的电子光束来起作用。

电子束来自细丝，该细丝由几种类型的材料制成。亚博网站下载钨发夹枪是这些材料中最常见的。亚博网站下载该细丝是钨的环，充当阴极。将电压施加到环上，使其加热。相对于灯丝呈阳极，形成了电子的强大力量。这会导致电子向阳极加速。甲状腺六角核细丝和野外排放枪是细丝的其他例子。

图1。Ruska（右）和Knoll在其传输电子显微镜上工作（Sciencemag，2017年）。亚博老虎机网登录

图2。JPL的扫描电子显微镜（Cooper，2017年）。

SE和BSE探测器

SEM产生各种类型的信号。其中包括以下内容：辅助电子，特征X射线，背散射电子（BSE），传输电子和样品电流。所有这些都需要专门的探测器来进行检测，通常在单台机器上不存在（Arikan，2009）。

次级电子成像

次级电子成像，也称为标准检测模式，是最常用的检测模式。SEM可以产生样品表面的非常高的分辨率图像，在此模式下显示大约1至5 nm的细节。这是通过收集低能二级电子来完成的，这些辅助电子通过散射与梁电子的相互作用从样品原子中弹出。（Arikan，2009年）。

图3。扫描电子显微镜方案（Bachmann，2017年）。

从样品中反射的光束电子称为后散射电子（BSE）。这些经常用于分析SEM，因为BSE信号的强度与样品的原子数密切相关。这些BSE产生的图像可以提供有关样品中不同元素的分布的信息。

图4。SE和BSE图像（Chung，2017年）。

X射线微分析技术

根据应用的测量技术，已经开发了两种不同的X射线微分析实验方法：

• 波长色散X射线微分析（WDX）
• 能量色散X射线微分析（EDX）

顾名思义，在每种情况下，发射的X射线都将作为发射辐射（EDX）或其波长（WDX）的能量的函数进行分析。

EDS X射线检测器测量发射X射线的相对丰度与其能量相比。该检测器通常是锂二滴硅的固态装置。当事件X射线撞击检测器时，它会产生与X射线能量成正比的电荷脉冲。电荷敏感的前置放大器将电荷脉冲转换为电压脉冲（与X射线能量成正比）。然后，将信号发送到多通道分析仪，在该分析仪中，通过电压对脉冲进行排序。根据电压测量确定的每个事件X射线的能量都会发送到计算机以进行显示和进一步的数据评估。为了确定采样体积的元素组成，评估了X射线能量与计数的光谱。（Mee，2017年）

图5。插图图中的红色矩形显示了选定的EDX检查字段。所得的频谱和表格结果表明，Al，Ti和Ni是存在的主要元素，而Al是所选场中最丰富的元素。（安德森，2017年）。

桌面扫描电子显微镜：使SEM技术更轻松，可及

SEM技术是许多研究领域的关键解决方案。但是通常这是昂贵且无法访问的。传统的扫描电子显微镜运行需要经过特殊训练的操作员，而且通常并不容易。

作为解决所有这些问题的解决方案，表顶扫描电子显微镜提供了深刻的分辨率。在这一点上，Inovenso的半镜起着重要作用。

Inovenso的研发部门（在纳米技术和广泛研究领域拥有九年的经验）提出了台式扫描电子显微镜，这是一台旧计算机的大小。该设备可以很容易地安装，需要最少的维护，并且能够加快纳米技术领域的研究。它使研究人员能够在不到五分钟的时间内以很高的放大倍率拍摄高质量的图像。

图6。半镜。

以下是Inovenso推出的四种紧凑型扫描电子显微镜的四种模型：

IEM 10：带有检测器的台式SEM和高达X100,000的放大倍数。

IEM 11：带有BE和BSE检测器的台式SEM，并放大到X150,000。

IEM 10+：带有BE和EDS（X射线）探测器的台式SEM和高达X100,000的放大倍数。

IEM 11+：带有BE，BSE和EDS（X射线）检测器的台式SEM，并放大到X150,000。

以下是半窥器的优势

• 样品的最低准备动作
• 简单快捷的安装
• 无需维护
• 无需特别的操作员培训
• 比传统SEM的价格高三倍
• 在不到四分钟的时间内获得结果
• 放大范围在x20至〜x150,000之间
• 分辨率为5 nm
• 轻松使用用户友好的软件导航
• 无需基础架构
• 高效的售后服务

IEM10：台式扫描电子显微镜

Semoscope IEM10台式SEM是一种便携式扫描电子显微镜，非常适合观察高达X100,000的深度。它具有SE检测器的功能，该功能使用户可以在不到四分钟的时间内拍摄高质量的图像。

规格

• 放大到x 100,000
• 自动阶段：X，Y，T轴
• 点击并移动舞台控制
• 自动功能：灯丝记忆，聚焦，对比度，亮度
• 高清图像：5120 x 3840像素

IEM10+：台式扫描电子显微镜

Semoscope IEM 10+台式SEM是Model IEM10扫描电子显微镜的高级版本，具有SE和EDS检测器。从材料科学和纳米技术到生物学和微电子学，它是许多领域的有用分析工具。亚博网站下载亚博老虎机网登录

规格

• 放大到x 100,000
• 自动阶段：X，Y，T轴
• 点击并移动舞台控制
• 自动功能：灯丝记忆，聚焦，对比度，亮度
• 高清图像：5120 x 3840像素
• Thermo Eds检测器：Mn，B（5）〜U（92）的133 eV

IEM11：台式扫描电子显微镜

Semoscope IEM 11桌面SEM是世界上最快的桌面扫描电子显微镜。该设备是传统SEMS的理想替代品，其高放大倍数高达x 150,000。它具有SE和BSE检测器，这将使用户能够在很短的时间内进行分析至纳米级。

规格

• 高质量图像（5 nm分辨率）
• 放大到x 150,000
• 使用“导航模式”轻松导航
• 通过操纵杆和“驾驶模式”精确控制
• 联合SE和BSE图像
• 低能消耗
• 直观的用户界面

IEM11+：台式扫描电子显微镜

这是世界上最先进的桌面扫描电子显微镜。该设备不依赖单个检测器，并结合了三个不同的微分析检测器：SE，BSE和EDS。通过使用ED来补充其他检测器，用户可以在速度和相对易于样本准备方面利用ED的特定优势，在短短几秒钟内获得完整的元素频谱。

规格

• 高质量图像（分辨率为5 nm）
• 放大到x 150,000
• 使用“导航模式”轻松导航
• 通过操纵杆和“驾驶模式”精确控制
• 联合SE和BSE图像
• 低能消耗
• 直观的用户界面
• 牛津：MNK的130 eV，C（6）^〜U（92） / EDAX：MNK的133 EV，BE（4）^〜U（92）

参考

1. （2017，11 07）。从ScienceMag检索：亚博老虎机网登录http://poster.亚博老虎机网登录sciencemag.org/sem/#intro
2. 安德森。（2017，11 08）。安德森材料亚博网站下载。从安德森材料中检索：亚博网站下载http://www.anderson亚博网站下载materials.com/edx-eds.html
3. Arikan，S。（2009）。提高电子显微镜的质量。代尔夫特：代尔夫特技术大学。
4. Bachmann，K。（2017，11 08）。Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf。取自Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf：https://www.hzdr.de/db/cms?pnid=67
5. Chung，P。（2017，11 08）。Glascow University Isaac：成像光谱与分析中心。从格拉斯科大学检索
6. Cooper，J。（2017，11 07）。关于我们：喷气推进实验室-NASA。取自TJPL-NASA：https://www.jpl.nasa.gov/blog/2012/5/scanning-electron-microscope
7. David C. Joy，B。J.（2017，11 07）。百科全书大不列颠。
8. Herres，D。（2017，11 07）。测试和仪器提示。
9. 我。（2017，11 08）。亚博网站下载材料评估和工程，在。
10. Michler，G。H.（2008）。聚合物的电子显微镜。Verlag Berlin Heidelberg：Springer。
11. Postek，M。（2016）。比较扫描电子显微镜中尺寸测量的电子成像模式。显微镜和微分析，768-777。
12. Wells，O。C.和Joy，D。C.（2006）。SEM的早期历史和未来。表面和界面分析，1738-1742。
13. Zhu，Y。和Inada，H。（2016）。纳米技术百科全书。斯普林格荷兰。

此信息已从Inovenso SEM提供的材料中采购，审查和改编。亚博网站下载

有关此消息来源的更多信息，请访问Inovenso Sem。