Comment fonctionne un microscope électronique à balayage ? Quels sont les avantages?
1 : Microscope électronique à balayage
Étant donné que le microscope électronique à transmission est imagé par TE, il est nécessaire que l'épaisseur de l'échantillon soit dans la plage de taille que le faisceau d'électrons peut pénétrer. À cette fin, il est nécessaire de transformer des échantillons de grande taille à un niveau acceptable pour la microscopie électronique à transmission par diverses méthodes de préparation d'échantillons encombrantes.
La possibilité d'utiliser directement les propriétés matérielles du matériau de surface de l'échantillon pour l'imagerie microscopique est devenue l'objectif poursuivi par les scientifiques.
Après un travail acharné, cette idée est devenue réalité ----- microscope électronique à balayage (ScanningElectronicMicroscopy, SEM).
Le SEM est un instrument optique électronique qui utilise un faisceau d'électrons très fin pour balayer la surface de l'échantillon à observer, et collecte une série d'informations électroniques générées par l'interaction entre le faisceau d'électrons et l'échantillon, qui est transformée et amplifiée pour former une image. C'est un outil utile pour étudier la structure de surface en trois dimensions.
Son principe de fonctionnement est :
Dans le barillet de lentille à vide poussé, le faisceau d'électrons généré par le canon à électrons est focalisé en un faisceau fin par la lentille convergente d'électrons, et est balayé et bombardé point par point sur la surface de l'échantillon pour générer une série d'informations électroniques (électrons secondaires , électrons rétro-réfléchis, électrons transmis, électronique d'absorption, etc.), divers signaux électroniques sont reçus par le détecteur, amplifiés par l'amplificateur électronique, puis entrés dans le tube image contrôlé par la grille du tube image.
Lorsque le faisceau d'électrons focalisé balaie la surface de l'échantillon, en raison des différentes propriétés physiques et chimiques, du potentiel de surface, de la composition élémentaire et de la forme concave-convexe de la surface des différentes parties de l'échantillon, les informations électroniques excitées par le faisceau d'électrons sont différent, ce qui donne le faisceau d'électrons du tube image. L'intensité change également en continu, et enfin une image correspondant à la structure de surface de l'échantillon peut être obtenue sur l'écran fluorescent du kinéscope. Selon le signal électronique reçu par le détecteur, l'image électronique rétrodiffusée, l'image électronique secondaire, l'image électronique d'absorption, etc. de l'échantillon peuvent être obtenues respectivement.
Comme décrit ci-dessus, un microscope électronique à balayage comporte principalement les modules suivants : module de système optique électronique, module haute tension, module de système de vide, module de détection de micro-signal, module de contrôle, module de contrôle de micro-étage, etc.
Deux : les avantages de la microscopie électronique à balayage
1. Grossissement
Puisque la taille de l'écran fluorescent du microscope électronique à balayage est fixe, le changement de grossissement est réalisé en modifiant l'amplitude de balayage du faisceau d'électrons sur la surface de l'échantillon.
Si le courant de la bobine de balayage est réduit, la plage de balayage du faisceau d'électrons sur l'échantillon sera réduite et le grossissement sera augmenté. Le réglage est très pratique et peut être ajusté en continu de 20 fois à environ 200 000 fois.
2. Résolution
La résolution est le principal indice de performance du SEM.
La résolution est déterminée par le diamètre du faisceau d'électrons incident et le type de signal de modulation :
Plus le diamètre du faisceau d'électrons est petit, plus la résolution est élevée.
Différents signaux physiques utilisés pour l'imagerie ont des résolutions différentes.
Par exemple, les électrons SE et BE ont des plages d'émission différentes à la surface de l'échantillon et leurs résolutions sont différentes. Généralement, la résolution de SE est d'environ 5-10 nm et celle de BE est d'environ 50-200 nm.
3. Profondeur de champ
Il fait référence à une gamme de capacités qu'un objectif peut simultanément focaliser et imager sur différentes parties d'un échantillon présentant des irrégularités.
L'objectif final du microscope électronique à balayage adopte un petit angle d'ouverture et une longue distance focale, de sorte qu'une grande profondeur de champ peut être obtenue, qui est 100-500 fois plus grande que celle d'un microscope optique général et 10 fois plus grande que celle d'un microscope électronique à transmission.
Une grande profondeur de champ, un sens tridimensionnel fort et une forme réaliste sont les caractéristiques exceptionnelles du SEM.
Les spécimens pour SEM sont divisés en deux catégories :
1 est un échantillon avec une bonne conductivité, qui peut généralement conserver sa forme d'origine et peut être observé au microscope électronique sans ou avec un peu de nettoyage ;
2. Les échantillons non conducteurs, ou les échantillons qui perdent de l'eau, dégagent des gaz, rétrécissent et se déforment sous vide, doivent être correctement traités avant de pouvoir être observés.
