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扫描电子显微镜基础原理
来源:FBT作者:发布时间:2022-06-09

显微镜被发明出来之前,人类对于世界的概念局限在用肉眼,或者靠手持透镜帮助肉眼来看东西。现在显微镜已经作为人类探索微观世界不可缺少的工具被广泛应用于科研及工业等领域。人类利用显微镜可以看到一个全新的“世界”。


而显微镜又分为光学显微镜和电子显微镜,这两种显微镜又有什么区别呢?


光学显微镜


光学显微镜是利用光学原理,把人眼所不能分辨的微小物体放大成像,以供人们提取微细结构信息的光学仪器。光学显微镜经过300多年的发展,显微镜的结构已经完整,被广泛应用于医学、生物、材料等领域。


电子显微镜


电子显微镜技术的应用是建立在光学显微镜的基础之上,分辨率更高。按结构和用途可分为透射式电子显微镜、扫描式电子显微镜、反射式电子显微镜和发射式电子显微镜等。


主要区别:


首先是光源不同,光学显微镜采用可见光作为光源,用人眼观察;电子显微镜用电子束作为光源;其次是成像原理,光学显微镜利用几何光学成像原理进行成像,电子显微镜利用高能量电子束轰击样品表面,激发出样品表面的各种物理信号,再利用不同的信号探测器接受物理信号转换成图像信息。


分辨率也有很大的区别:光学显微镜因为光的干涉与衍射作用,分辨率只能局限于0.2-0.5um之间。电子显微镜因为采用电子束作为光源,其分辨率可达到1-3nm之间,因此光学显微镜的组织观察属于微米级分析,电子显微镜的组织观测属于纳米级分析。       


景深也不同, 一般光学显微镜的景深在2-3um之间,因此对样品的表面光滑程度具有极高的要求,所以制样过程相对比较复杂。扫描电子显微镜的景深则可高达几个毫米,样品制备比较简单。

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因光学显微镜分辨率的局限性,观察微米以下的物质和材料就需要用到电子显微镜,而扫描电子显微镜具有景深大、分辨率高, 成像直观、立体感强、放大倍数范围宽等特点。


另外扫描电子显微镜可测样品种类丰富, 几乎不损伤和污染原始样品以及可同时获得形貌、结构、成分和结晶学信息。已被广泛应用于生命科学、物理学、化学、司法、地质科学、材料学以及工业生产等领域的微观研究。


扫描电子显微镜


扫描电子显微镜由电子光学镜筒、样品室、真空系统、检测器和成像系统组成。

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扫描电子显微镜成像原理


扫描电子显微镜利用电子束一点点扫描样品表面,最后形成图像。电子束照射到样品表面,电子就会与样品的一部分发生相互作用,也就是发生弹性散射和非弹性散射,从而产生大量信号,这些信号可用于成像用于成像和半定量分析的典型信号包括:俄歇电子、二次电子、背散射电子、X射线、阴极荧光等。

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概况来说就是,当扫描电子显微镜用聚焦的电子束轰击固体样品,样品由于结构成分不一样,会产生不同的信号,探测器检测不同的信号从而成像。


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聚束科技高通量(场发射)扫描电子显微镜自主开发设计的高速直接电子探测器,双通道同步采集。具备强大的图像中央控制器(ICC),单次最高同时采集双路24Kx24K图像,每张图高达6亿像素的XHD图像采集仅需6.5s。

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鼠脑切片样品

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