电子显微镜原理

 

首先，电子束与空气中的分子碰撞，立即衰减消失。因此，电子束的产生和照射必须在真空中进行。

 

其次，一般光学系统中使用的玻璃透镜传输电子束，因此为了折射电子束，需要使用施加磁场来聚焦电子束的磁透镜。

 

此类镜头的一个特点是光学像差较大，为了改善这一点，它们被设计成较小的数值孔径。这使得电子显微镜具有较深的焦深，从而可以进行深度的三维观察。

 

标准电子显微镜分为两类：

 

1.透射电子显微镜 (TEM)

这是一种使电子束穿过样品并根据其衰减获得对比度的方法。为了使电子束能够通过，必须将样品厚度调整至极薄。电子射出的强度称为加速电压，加速电压为300 kV时的波长极短，为0.00197 nm，分辨率也为0.1 nm，与源材料的尺寸数量级。换算成最高放大倍数时，这是80万倍，是光学显微镜的800倍，可见高分辨率。透射电子显微镜观察穿过样品的电子，非常适合在极小的区域观察样品的内部结构，例如晶体结构。

 

2.扫描电子显微镜（SEM）

当在真空中用电子束照射材料时，会发射二次电子、反射电子、特征X射线等。扫描电子显微镜图像是通过扫描空间聚焦电子束并根据二次电子和背散射电子信号形成图像来创建的。由于二次电子是在样品表面附近产生的，因此二次电子图像适合观察样品上的微小不规则性。背散射电子是与构成样品的原子碰撞并被反弹回来的电子，背散射电子的数量取决于样品的组成（原子序数、晶体取向等）。因此，背散射电子图像适合评估样品表面的成分分布。

 

当电子束击中样品时，构成其表面的原子被激发并发射电子。此外，还发射出背散射电子和特征X射线，称为二次电子，可以通过点扫描获得发射的二次电子的强度。