1、場發射掃描電鏡和環境掃描電鏡的區別。
掃描式電子顯微鏡,其系統設計由上而下,由電子槍 (Electron Gun) 發射電子束,經過一組磁透鏡聚焦 (Condenser Lens) 聚焦後,用遮蔽孔徑 (Condenser Aperture) 選擇電子束的尺寸(Beam Size)後,通過一組控制電子束的掃描線圈,再透過物鏡 (Objective Lens) 聚焦,打在樣品上,在樣品的上側裝有訊號接收器,用以擇取二次電子 (Secondary Electron) 或背向散射電子 (Backscattered Electron) 成像。
電子槍的必要特性是亮度要高、電子能量散布 (Energy Spread) 要小,目前常用的種類計有三種,鎢(W)燈絲、六硼化鑭(LaB6)燈絲、場發射 (Field Emission),不同的燈絲在電子源大小、電流量、電流穩定度及電子源壽命等均有差異。
熱游離方式電子槍有鎢(W)燈絲及六硼化鑭(LaB6)燈絲兩種,它是利用高溫使電子具有足夠的能量去克服電子槍材料的功函數(work function)能障而逃離。對發射電流密度有重大影響的變數是溫度和功函數,但因操作電子槍時均希望能以最低的溫度來操作,以減少材料的揮發,所以在操作溫度不提高的狀況下,就需採用低功函數的材料來提高發射電流密度。
價錢最便宜使用最普遍的是鎢燈絲,以熱游離 (Thermionization) 式來發射電子,電子能量散布為 2 eV,鎢的功函數約為4.5eV,鎢燈絲系一直徑約100μm,彎曲成V形的細線,操作溫度約2700K,電流密度為1.75A/cm2,在使用中燈絲的直徑隨著鎢絲的蒸發變小,使用壽命約為40~80小時。
六硼化鑭(LaB6)燈絲的功函數為2.4eV,較鎢絲為低,因此同樣的電流密度,使用LaB6隻要在1500K即可達到,而且亮度更高,因此使用壽命便比鎢絲高出許多,電子能量散布為 1 eV,比鎢絲要好。但因LaB6在加熱時活性很強,所以必須在較好的真空環境下操作,因此儀器的購置費用較高。
場發射式電子槍則比鎢燈絲和六硼化鑭燈絲的亮度又分別高出 10 - 100 倍,同時電子能量散布僅為 0.2 - 0.3 eV,所以目前市售的高解析度掃描式電子顯微鏡都採用場發射式電子槍,其解析度可高達 1nm 以下。
目前常見的場發射電子槍有兩種:冷場發射式(cold field emission , FE),熱場發射式(thermal field emission ,TF)
當在真空中的金屬表面受到108V/cm大小的電子加速電場時,會有可觀數量的電子發射出來,此過程叫做場發射,其原理是高電場使電子的電位障礙產生Schottky效應,亦即使能障寬度變窄,高度變低,因此電子可直接"穿隧"通過此狹窄能障並離開陰極。場發射電子系從很尖銳的陰極尖端所發射出來,因此可得極細而又具高電流密度的電子束,其亮度可達熱游離電子槍的數百倍,或甚至千倍。
場發射電子槍所選用的陰極材料必需是高強度材料,以能承受高電場所加諸在陰極尖端的高機械應力,鎢即因高強度而成為較佳的陰極材料。場發射槍通常以上下一組陽極來產生吸取電子、聚焦、及加速電子等功能。利用陽極的特殊外形所產生的靜電場,能對電子產生聚焦效果,所以不再需要韋氏罩或柵極。第一(上)陽極主要是改變場發射的拔出電壓(extraction voltage),以控制針尖場發射的電流強度,而第二(下)陽極主要是決定加速電壓,以將電子加速至所需要的能量。
要從極細的鎢針尖場發射電子,金屬表面必需完全乾凈,無任何外來材料的原子或分子在其表面,即使只有一個外來原子落在表面亦會降低電子的場發射,所以場發射電子槍必需保持超高真空度,來防止鎢陰極表面累積原子。由於超高真空設備價格極為高昂,所以一般除非需要高解析度SEM,否則較少採用場發射電子槍。
冷場發射式最大的優點為電子束直徑最小,亮度最高,因此影像解析度最優。能量散布最小,故能改善在低電壓操作的效果。為避免針尖被外來氣體吸附,而降低場發射電流,並使發射電流不穩定,冷場發射式電子槍必需在10-10 torr的真空度下操作,雖然如此,還是需要定時短暫加熱針尖至2500K(此過程叫做flashing),以去除所吸附的氣體原子。它的另一缺點是發射的總電
流最小。
熱場發式電子槍是在1800K溫度下操作,避免了大部份的氣體分子吸附在針尖表面,所以免除了針尖flashing的需要。熱式能維持較佳的發射電流穩定度,並能在較差的真空度下(10-9 torr)操作。雖然亮度與冷式相類似,但其電子能量散布卻比冷式大3~5倍,影像解析度較差,通常較不常使用。
2、哪位可傳給我一份FEI Quanta 450 環境掃描電子顯微鏡作用原理? 急需 謝謝!
傳統掃描電子顯微鏡(SEM)配有接收二次電子的探頭(ET),它的工作原理:ET探頭通過接收樣品的二次電子,經光電倍增管放大後,信號再輸到前置放大器放大。最後去調制顯象管或其它成象系統(見圖1);但它
只能在高真空下工作,因此只光電倍增管圖1能觀察不含水分的固體導電樣品相通過脫水、噴金屬化等處理後的生物樣品。對於含有適量水分的新鮮生物等樣品,傳統掃描電鏡就無法滿足要求。因此,人們渴望既能在高真空下又能在低真空下甚至能在大氣環境下工作的掃描電子顯微鏡。二十世紀八十年代,隨著真空系統中多重限壓狹縫技術開發成功(即將樣品室與柱形導管之間的真空隔開)和氣體二次電子探頭的研究成功。美國E1ectro Scan公司於1990年推出第一台商用環境電子顯微鏡(ESEM)。環境掃描電子顯微鏡的誕生,把人們引入了一個全新的形態觀察的領域。
2環境掃描電鏡的工作原理和特點
2.1 工作原理
環境掃描電鏡有二個探頭(ET和GSED),分別在高真空和低真空下工作。因此,它除了保持傳統掃描電鏡功能外。由於增加了GSED探頭,就增加了新的功能。GSED可以工作在低真空(約達20Torr)下,它安裝在物鏡極靴底部,探頭上施以數百伏的正電壓以吸引由樣品激發出的二次電子,二次電子在探頭電場中被加速並碰撞氣體分子使其電離,部分氣體電離成正離子和電子(這些電子被稱為氣體二次電子),這種加速一電離過程的不斷重復,使初始二次電子信號呈連續比例級數放大,GSED探頭接收這些信號並將其直接傳到電子放大器放大成電信號去調制顯象管或其它成像系統(見圖2)
2.2工作特點
(1) GSED探頭不含高壓元件,可以在低真空的多氣體環境中工作,故可以觀察含有適量水分的生物樣品;(2)信號的初始放大靠電離氣體分子進行,不再需要光電倍增管,GSED探頭對光、對熱不再敏感,故可以觀察發光材料和使用熱台;(3)當絕緣樣品表面沉積電荷時,形成的電場會吸引被電離的氣體中的正離子而被中和。故非導體樣品表面不再進行金屬化噴塗處理,從而更好地觀察樣品表面的細節;也節省了處理樣品的中間環節; (4)由於GSED探頭彌補丁ET探頭的缺點,使得環境掃描電子顯微鏡的運用范圍大大擴展。樣品室內的適量氣體對其工作性能不但沒有影響,反而有益,氣體越容易電離,所獲得的放大增益越高,改變探頭的偏置電壓即可調節增益或適應於不同的氣體。由於水蒸汽獲取方便,沒有毒性,容易電離,成像性能佳,因此成為員常用的氣體。但GSED由於在物鏡極靴下面,正對著樣品,被放射電子由於能量大,能直接射向GSED探頭,因此圖像背景較深,對圖像的對比度會有些影響。
3環境掃描電鏡的應用
環境掃描電子顯微鏡除了具有傳統掃描電子顯微鏡所有功能外,還具有在低真空下觀察含有一定水份的樣品和非導體樣品。特別對生物樣品的觀察,省去了脫水、噴金屬化等處理的中間制樣環節,使得樣品能保持原有的微觀形貌,這對於觀察研究生物微觀形貌是非常重要的環節。在傳統掃描電子顯微鏡中,動物、植物樣品不通過脫水等處理是不能觀察的。動、植物樣品通過脫水等處理後,樣品的微觀形貌會產生變化,這是不可避免的,這會影響人們對生物微觀形態的認識。但在環境掃描電鏡中,動、植物樣品可以不需要脫水等處理,使樣品少變形或不變形,因而更真實地反映樣品的微觀形貌。環境掃描電鏡在低真空下,員適用於觀察那些具有一定強度和含水量很低的樣品。比如植物的葉子,動物中的昆蟲,作物的籽粒,含有結晶水的固體材料等。隨著環境掃描電子顯微鏡實驗技術條件的不斷探索和完善,它在生物醫學、林學、材料、化工、石油地質、建材、食品、輕工等研究領域會得到越來越廣泛的應用。
圖3、圖4所示是纖維非導體樣品在低真空下的圖象。在真空度5.2Torr,加速電壓15kV,放大倍數1000倍和4000倍下,非導體材料纖維樣品的圖象清晰,樣品表面沒有放電現象;而在高真空下,圖象放電非常嚴重,無法成象。
圖5所示是頭發在低真空下的圖象。在真空度2.5Torr,加速電壓20kV,放大倍數500倍下,樣品不需任何處理,圖象很清晰,頭發的魚鱗片的細節很清楚。
圖6所示是有濕度的混凝土在低真空下的圖象。在真空度0.4Torr,加速電壓20kV,放大倍數1480倍下,混凝土的顆粒清楚,沒有產生放電。
對於新鮮含有適量水分的生物、動物樣品的觀察是環境掃描電子顯微鏡最大的特點。這方面的應用工作已在其他的實驗室做了不少,相關的期刊發表了不少的這方面文章。
4實驗過程一些問題的認識
雖然環境掃描電鏡可以觀察含水分的樣品,但要出好每種樣品的圖象,難度還是比較大,必須花費一些時間來摸索,積累更多的經驗,才能出好圖象,特別在低真空下。在正確認識ESEM工作原理的基礎上,在具體運用ESEM觀察新鮮生物樣品和其它含水樣品時,掌握一些操作技術要領是非常必要的。例如:
(1)由於環境掃描電鏡的低真空下並非真正的大氣壓力,樣品的水分蒸發問題還是存在,觀察時間若太久,勢必造成樣品因水分蒸發而使樣品變形因此,觀察和記錄操作要盡可能地快。
(2)雖然ESEM的樣品台一次可以同時裝多個樣品,但在觀察含水分的生物樣品或在真空下易變形的樣品時,建議最好一次故人一個樣品。
(3)在低真空下工作時,要接上Peltier冷台,該冷台的溫度與樣品室壓力的設置很重要。要保持樣品的新鮮度,保持樣品的生活狀態,溫度和壓力的設置必須使樣品所含游離水處於臨界狀態,即水分不蒸發也不凝結,但針對不同生物樣品的溫度與壓力條件是不相同的,這需要在實踐中摸索並積累經驗。
(4)在低真空下工作時,注意摸索樣品最佳的工作距離。若工作距離遠了,信號接收效果差;距離過近,氣流也會影響信號接收效果。
(5)由於在低真空下觀察時,樣品一般高物鏡極靴較近,所以要求樣品表面高度差不能太大,特別是大樣品,以免在移動樣品過程中碰到物鏡極靴。
3、掃描電鏡(SEM)測試是怎麼收費的
掃描電鏡(SEM)測試各地不一樣的,最少的也要幾百塊啊
4、蔡司 掃描電鏡 怎麼樣
那個說掃描電鏡在安捷倫和布魯克二選一的人真是奇葩啊!布魯克啥時也生產掃描電鏡了?安捷倫的台式掃描電鏡也出來沒有多久,咋就變成一、二之選了?我想此人除了誤導群眾,混淆視聽之外,剩下的也只要貽笑大方了。
5、fei掃描電鏡的分子渦輪泵為什麼會損壞
個人經驗:
1.先檢查機械泵是否能正常工作,看機械泵是否漏氣或其他原因。
2.機械泵沒問題,且系統真空能達到要求,再檢查分子泵是否又問題。
3.機械泵和分子泵沒問題,再去檢查離子泵。
4.離子泵的問題可能有老化(我們的用了10年),而可能是電路或者真空板有問題。
純屬個人意見,希望對你有幫助。
6、掃描電鏡fei和phenom哪個貴
phenom是FEI和飛利浦電鏡合並後的台式電鏡,算是旗下的,具體性能測試對比最明顯了,台式電鏡裡面性能肯定是最好的,畢竟10萬倍,燈絲也不一樣;對於上面這位仁兄說的:」「掃描電鏡目前國內品牌前幾位應該是FEI、Tescan、Zeiss、日立、日本電子等「」 這點實在不敢苟同,感覺您實在太缺乏常識了,其他老廠家不說了,竟然把Tescan拍到前面???貌似壓根就根本不入流的廠家,您還是補補基本常識吧
7、哪個公司代理美國FEI掃描電鏡???
您好,我們單位剛買過一台FEI的場發射掃描電鏡,從采購和最後定型我們都幾乎沒有接觸代理商這一說法,貌似都是通過他們在中國的機構直銷,如果你需要相關的聯系或者資料的話,我可以提供您,因為直接寫出來涉嫌違規。
希望能夠對您有所幫助!
8、掃描電鏡與透射電鏡的區別?
1、結構差異:
主要體現在樣品在電子束光路中的位置不同。透射電鏡的樣品在電子束中間,電子源在樣品上方發射電子,經過聚光鏡,然後穿透樣品後,有後續的電磁透鏡繼續放大電子光束,最後投影在熒光屏幕上;掃描電鏡的樣品在電子束末端,電子源在樣品上方發射的電子束,經過幾級電磁透鏡縮小,到達樣品。當然後續的信號探側處理系統的結構也會不同,但從基本物理原理上講沒什麼實質性差別。
2、基本工作原理:
透射電鏡:電子束在穿過樣品時,會和樣品中的原子發生散射,樣品上某一點同時穿過的電子方向是不同,這樣品上的這一點在物鏡1-2倍焦距之間,這些電子通過過物鏡放大後重新匯聚,形成該點一個放大的實像,這個和凸透鏡成像原理相同。這里邊有個反差形成機制理論比較深就不講,但可以這么想像,如果樣品內部是絕對均勻的物質,沒有晶界,沒有原子晶格結構,那麼放大的圖像也不會有任何反差,事實上這種物質不存在,所以才會有這種儀器存在的理由。
掃描電鏡:電子束到達樣品,激發樣品中的二次電子,二次電子被探測器接收,通過信號處理並調制顯示器上一個像素發光,由於電子束斑直徑是納米級別,而顯示器的像素是100微米以上,這個100微米以上像素所發出的光,就代表樣品上被電子束激發的區域所發出的光。實現樣品上這個物點的放大。如果讓電子束在樣品的一定區域做光柵掃描,並且從幾何排列上一一對應調制顯示器的像素的亮度,便實現這個樣品區域的放大成像。
3、對樣品要求
(1)掃描電鏡
SEM制樣對樣品的厚度沒有特殊要求,可以採用切、磨、拋光或解理等方法將特定剖面呈現出來,從而轉化為可以觀察的表面。這樣的表面如果直接觀察,看到的只有表面加工損傷,一般要利用不同的化學溶液進行擇優腐蝕,才能產生有利於觀察的襯度。不過腐蝕會使樣品失去原結構的部分真實情況,同時引入部分人為的干擾,對樣品中厚度極小的薄層來說,造成的誤差更大。
(2)透射電鏡
由於TEM得到的顯微圖像的質量強烈依賴於樣品的厚度,因此樣品觀測部位要非常的薄,例如存儲器器件的TEM樣品一般只能有10~100nm的厚度,這給TEM制樣帶來很大的難度。初學者在制樣過程中用手工或者機械控制磨製的成品率不高,一旦過度削磨則使該樣品報廢。TEM制樣的另一個問題是觀測點的定位,一般的制樣只能獲得10mm量級的薄的觀測范圍,這在需要精確定位分析的時候,目標往往落在觀測范圍之外。目前比較理想的解決方法是通過聚焦離子束刻蝕(FIB)來進行精細加工。
透射電子顯微鏡的成像原理 可分為三種情況:
(1)吸收像:當電子射到質量、密度大的樣品時,主要的成相作用是散射作用。樣品上質量厚度大的地方對電子的散射角大,通過的電子較少,像的亮度較暗。早期的透射電子顯微鏡都是基於這種原理。
(2)衍射像:電子束被樣品衍射後,樣品不同位置的衍射波振幅分布對應於樣品中晶體各部分不同的衍射能力,當出現晶體缺陷時,缺陷部分的衍射能力與完整區域不同,從而使衍射波的振幅分布不均勻,反映出晶體缺陷的分布。
(3)相位像:當樣品薄至100Å以下時,電子可以穿過樣品,波的振幅變化可以忽略,成像來自於相位的變化。
9、掃描電鏡SEM和透射電鏡TEM的區別
掃描電鏡,是觀察樣品表面的結構特徵;
透射電鏡,是觀察樣品的內部精細結構。
10、哪種品牌的掃描電鏡比較好?FEI,日本電子,還有?
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