掃描電鏡的圖像是如何生成的?
日期:2025-03-25
掃描電鏡(SEM)的圖像生成過(guò)程涉及電子束與樣品表面相互作用的復(fù)雜過(guò)程。簡(jiǎn)而言之,SEM通過(guò)掃描樣品表面并分析與樣品相互作用的電子信號(hào),來(lái)生成高分辨率的圖像。以下是具體的步驟:
1. 電子束掃描
掃描電鏡的電子槍會(huì)發(fā)射一個(gè)非常集中的電子束(通常是數(shù)納米到幾微米的直徑)。這個(gè)電子束會(huì)逐點(diǎn)掃描樣品表面。
掃描過(guò)程通常采用螺旋掃描方式,從樣品的一部分掃描到另一部分。掃描的區(qū)域覆蓋樣品的整個(gè)表面。
2. 電子與樣品相互作用
當(dāng)電子束撞擊到樣品表面時(shí),會(huì)與樣品的原子發(fā)生相互作用。這些相互作用產(chǎn)生各種不同的信號(hào),包括:
二次電子(SE):由樣品表面原子釋放出來(lái)的電子,主要用于表面形貌成像。
背散射電子(BSE):這些電子是由樣品深層的原子散射回來(lái)的,通常用于獲得元素成分和結(jié)構(gòu)信息。
X射線:由于電子束的激發(fā),樣品會(huì)發(fā)射X射線,這些X射線包含了元素的特征信息,常用于能譜分析(EDS)。
3. 探測(cè)信號(hào)
二次電子探測(cè)器(SE探測(cè)器)用于接收表面形貌信息,通過(guò)采集二次電子的信號(hào),可以獲得高分辨率的表面圖像。
背散射電子探測(cè)器(BSE探測(cè)器)可以用于獲取元素組成或樣品不同區(qū)域的密度差異信息。
對(duì)于X射線探測(cè),能譜分析可以進(jìn)一步識(shí)別材料的化學(xué)組成。
4. 信號(hào)轉(zhuǎn)化
從樣品表面收集到的電子信號(hào)會(huì)被轉(zhuǎn)換成電信號(hào),這些電信號(hào)隨后被放大并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行處理。
計(jì)算機(jī)將電子信號(hào)轉(zhuǎn)換為灰度圖像。圖像中的每個(gè)像素值表示樣品表面在該點(diǎn)的二次電子或背散射電子的強(qiáng)度。
5. 圖像重建
掃描電子束逐點(diǎn)掃描樣品并不斷記錄電子信號(hào),計(jì)算機(jī)會(huì)將所有掃描點(diǎn)的數(shù)據(jù)綜合起來(lái),將其合成成一幅完整的圖像。
圖像的分辨率取決于電子束的聚焦能力、掃描速度、探測(cè)器的靈敏度以及樣品的特性。
6. 圖像顯示
生成的圖像會(huì)顯示在計(jì)算機(jī)的屏幕上,用戶(hù)可以根據(jù)需求放大、縮小或進(jìn)行其他分析。
通過(guò)調(diào)整掃描電流、加速電壓、探測(cè)器類(lèi)型等參數(shù),用戶(hù)可以?xún)?yōu)化圖像的對(duì)比度、亮度、分辨率等特性,以便更好地分析樣品。
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作者:澤攸科技