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重磅來襲∣三個(gè)視頻秒懂SEM/TEM/STM工作原理

來源：測試狗時(shí)間：2020-05-02 15:20:11 瀏覽：13338次

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掃描電子顯微鏡（Scanning Electronic Microscopy, SEM）是介于透射電鏡和光學(xué)顯微鏡之間的一種微觀性貌觀察手段，可直接利用樣品表面材料的物質(zhì)性能進(jìn)行微觀成像。當(dāng)一束高能的入射電子轟擊物質(zhì)表面時(shí)，被激發(fā)的區(qū)域?qū)a(chǎn)生二次電子、俄歇電子、特征x射線和連續(xù)譜X射線、背散射電子、透射電子，SEM主要使用二次電子（形貌襯度）觀察形貌，使用背散射電子（成分襯度）來區(qū)分不用元素，也可成像，原子序數(shù)越大，背散射電子越多，在SEM圖像中就會(huì)越亮。

透射電子顯微鏡（Transmission Electron Microscope，TEM）是利用高能電子束充當(dāng)照明光源而進(jìn)行放大成像的大型顯微分析設(shè)備。透射電鏡和光學(xué)顯微鏡的各透鏡位置及光路圖基本一致，都是光源經(jīng)過聚光鏡會(huì)聚之后照到樣品，光束透過樣品后進(jìn)入物鏡，由物鏡會(huì)聚成像，之后物鏡所成的一次放大象在光鏡中再由物鏡二次放大后進(jìn)入觀察者的眼睛，而在電鏡中則是由中間鏡和投影鏡再進(jìn)行兩次接力放大后最終在熒光屏上形成投影供觀察者觀察。電鏡物鏡成像光路圖也和光學(xué)凸透鏡放大光路圖一致。入射電子束照射并透過樣品后，樣品上的每一個(gè)點(diǎn)由于對電子的散射變成一個(gè)個(gè)新的點(diǎn)光源，并向不同方向散射電子。透過樣品的電子束由物鏡會(huì)聚，方向相同的光束在物鏡后焦平面上會(huì)聚與一點(diǎn)，這些點(diǎn)就是電子衍射花樣，而在物鏡像平面上樣品中同一物點(diǎn)發(fā)出的光被重新匯聚到一起，呈一次放大相。

掃描隧道電子顯微鏡(scanning tunneling microscope，STM)是一種利用量子理論中的隧道效應(yīng)探測物質(zhì)表面結(jié)構(gòu)的儀器，利用電子在原子間的量子隧穿效應(yīng)，將物質(zhì)表面原子的排列狀態(tài)轉(zhuǎn)換為圖像信息的。在量子隧穿效應(yīng)中，原子間距離與隧穿電流關(guān)系相應(yīng)。通過移動(dòng)著的探針與物質(zhì)表面的相互作用，表面與針尖間的隧穿電流反饋出表面某個(gè)原子間電子的躍遷，由此可以確定出物質(zhì)表面的單一原子及它們的排列狀態(tài)。隧道電流強(qiáng)度對針尖和樣品之間的距離有著指數(shù)依賴關(guān)系，當(dāng)距離減小0.1nm，隧道電流即增加約一個(gè)數(shù)量級。因此，根據(jù)隧道電流的變化，可得到樣品表面微小的高低起伏變化的信息，如果同時(shí)對x-y方向進(jìn)行掃描，就可以直接得到三維的樣品表面形貌圖。