Tính chất và ứng dụng của kính hiển vi điện tử
1. Nguyên lý hoạt động của kính hiển vi điện tử quét
Kính hiển vi điện tử quét sử dụng chùm điện tử hội tụ để quét và chụp ảnh bề mặt của mẫu từng điểm một. Mẫu là các hạt dạng khối hoặc dạng bột và tín hiệu hình ảnh có thể là các điện tử thứ cấp, điện tử tán xạ ngược hoặc điện tử bị hấp thụ. Trong số đó, các điện tử thứ cấp là tín hiệu hình ảnh quan trọng nhất. Các electron do súng điện tử phát ra với năng lượng 5-35keV sử dụng điểm chéo làm nguồn điện tử và tạo thành chùm electron mịn với năng lượng nhất định, cường độ dòng chùm nhất định và đường kính vệt chùm thông qua quá trình khử của thấu kính hội tụ thứ cấp và vật kính. Được điều khiển bởi cuộn quét, quét bề mặt của mẫu theo trình tự thời gian và không gian nhất định. Chùm điện tử hội tụ tương tác với mẫu để tạo ra sự phát xạ điện tử thứ cấp (và các tín hiệu vật lý khác), và lượng phát xạ điện tử thứ cấp thay đổi theo địa hình bề mặt của mẫu. Tín hiệu điện tử thứ cấp được máy dò thu thập và chuyển đổi thành tín hiệu điện. Sau khi được khuếch đại bởi video, nó sẽ được đưa vào lưới của kinescope và độ sáng của kinescope được quét đồng bộ với chùm điện tử tới được điều biến để thu được hình ảnh điện tử thứ cấp phản ánh địa hình bề mặt của mẫu.
Thứ hai, kính hiển vi điện tử quét có các đặc điểm sau
(1) Có thể quan sát các mẫu lớn (có thể quan sát đường kính lớn hơn trong ngành công nghiệp bán dẫn) và phương pháp chuẩn bị mẫu rất đơn giản.
(2) Độ sâu trường lớn gấp ba trăm lần kính hiển vi quang học, thích hợp cho việc phân tích và quan sát bề mặt gồ ghề và vết nứt; hình ảnh đầy đủ ba chiều, chân thực, dễ nhận biết và giải thích.
(3) Phạm vi phóng đại lớn, thường là 15-200000 lần, thuận tiện cho việc khảo sát chung ở độ phóng đại thấp và quan sát, phân tích ở độ phóng đại cao đối với các vật liệu không đồng nhất có nhiều pha và nhiều thành phần.
(4) Nó có độ phân giải đáng kể, thường là 2-6cm
(5) Chất lượng của hình ảnh có thể được kiểm soát và cải thiện một cách hiệu quả bằng các phương pháp điện tử, chẳng hạn như dung sai độ tương phản của hình ảnh có thể được cải thiện bằng cách điều chế, sao cho độ sáng và bóng tối của từng phần của hình ảnh ở mức vừa phải. Sử dụng thiết bị phóng đại kép hoặc bộ chọn ảnh, có thể quan sát đồng thời các ảnh có độ phóng đại khác nhau hoặc ảnh có dạng khác nhau trên màn huỳnh quang.
(6) Có thể tiến hành phân tích các chức năng khác nhau. Khi được kết nối với máy quang phổ tia X, nó có thể thực hiện phân tích thành phần vi mô trong khi quan sát hình thái; khi được trang bị các phụ kiện như kính hiển vi quang học và máy đơn sắc, nó có thể quan sát hình ảnh huỳnh quang catốt và thực hiện phân tích phổ huỳnh quang catốt.
(7) Các thử nghiệm động có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các giai đoạn mẫu như làm nóng, làm mát và kéo dài để quan sát sự chuyển pha và thay đổi hình thái trong các điều kiện môi trường khác nhau.
ba. Ứng dụng của kính hiển vi điện tử
Nó là một công cụ không thể thiếu trong phân tích khuyết tật vật liệu, phân tích quy trình luyện kim, phân tích xử lý nhiệt, luyện kim, phân tích lỗi, v.v. Ví dụ, một doanh nghiệp quân đội có các yêu cầu sau đối với kính hiển vi điện tử quét trong hồ sơ mời thầu của mình: "Bộ thiết bị này được sử dụng để phân tích và đo lường thành phần hóa học của các vi vùng vật liệu, khuyết tật luyện kim và cấu trúc bên trong của vật liệu sản phẩm, đồng thời cũng được sử dụng để thay đổi quy trình.Phân tích và đo lường cấu trúc bên trong và bề mặt của vật liệu, những thay đổi về hình thái và khiếm khuyết, v.v. Đồng thời, quy trình có thể được hướng dẫn theo kết quả.
