Elektronische Optik: Der Kern von Fokus und Scannen

Elektronoptische Systeme sind ein zentraler Bestandteil eines Scanelektroskops (SEM), das für die Erzeugung, Beschleunigung, Fokussierung und Steuerung des Scanns von Elektronenstrahlen auf der Probenoberfläche verantwortlich ist. Zu den Kernkomponenten gehören:

Elektronische Pistole: Als Elektronenquelle werden freie Elektronen durch Hitze- oder Feldverstrahlung erzeugt. Wärmeemittierende Elektropistolen (z. B. Wolframmdrahten) sind kostengünstig, aber mit begrenzter Auflösung; Die Elektropistole mit Feldführung (z. B. Tinium Hexaborid oder kaltes Feldführung) hat eine hohe Helligkeit, kleine Strahlflecken und eine Auflösung von bis zu 1 nm, die sich für die hochpräzise Bildgebung eignet.

Elektromagnetische Linsen: Der Elektronenstrahl wird durch ein elektromagnetisches Feld fokussiert und beschleunigt. Zweistufige elektromagnetische Linsen verbinden den Elektronenstrahl zu einem Strahlfleck mit einem Durchmesser von wenigen Nanometern, um eine hochauflösende Bildgebung zu gewährleisten.

Scan-Spule: Steuern Sie den Elektronenstrahl auf der Probenoberfläche für einen rasterförmigen Scan, synchronisieren Sie die Position des Elektronenstrahls auf dem Bildschirm der Grafikrohre und erreichen Sie eine punktweise Übereinstimmung der Oberflächencharakteristiken der Probe mit dem Bild.

Signaldetektionsprinzip: Mehrdimensionale Informationserfassung

Wenn der Elektronenstrahl mit der Probe interagiert, wird eine Vielzahl von Signalen angeregt, die der Detektor erfasst, um die Form und die Zusammensetzung der Probe zu analysieren:

Sekundäre Elektronen (SE): Eintretende Elektronen stimulieren die Abflucht von Elektronen aus der äußeren Atomschicht der Probe, mit niedriger Energie (0-50eV), nur von der Oberfläche in einer Tiefe von 5-10nm, hochempfindlich für die Oberflächenformation für die hochauflösende Oberflächenbildgebung.

Rückstreuelektronen (BSE): Einkommende Elektronen reflektieren sich nach der Streuung des Atomkernes der Probe, und der Output steigt mit der Zunahme der Atomzahl, um die Atomzahl-Linie für die qualitative Analyse der Komponenten anzuzeigen.

Charakteristische Röntgenstrahlung: Die elektromagnetische Strahlung, Energie oder Wellenlänge, die durch die eingehenden Elektronen beim Elektronenübergang in der inneren Atomschicht der Probe angeregt wird, ist direkt mit der Elementart verbunden und ermöglicht die qualitative und quantitative Detektion von Elementen durch die Analyse des Energiespektrometers (EDS).

Systemsynergie und Bildgebungsmechanismus

Wenn der Elektronenstrahl die Probenoberfläche scannt, erfasst der Detektor das Signal synchron und verwandelt es in ein elektrisches Signal, das nach Verstärkung die Helligkeit des Bildschirms des Bildrohrs moduliert, um ein Bild zu bilden, das den Eigenschaften der Probenoberfläche entspricht. Die Field Emission SEM verbessert die Auflösung und Stabilität durch eine hochhelle Elektronenquelle und eine optimierte Vakuumsystem für die Oberflächenmikrostrukturanalyse von mehreren Materialien wie Halbleitern, Metallen und geologischen Mineralien.