1、场发射扫描电镜和环境扫描电镜的区别。
扫描式电子显微镜,其系统设计由上而下,由电子枪 (Electron Gun) 发射电子束,经过一组磁透镜聚焦 (Condenser Lens) 聚焦后,用遮蔽孔径 (Condenser Aperture) 选择电子束的尺寸(Beam Size)后,通过一组控制电子束的扫描线圈,再透过物镜 (Objective Lens) 聚焦,打在样品上,在样品的上侧装有讯号接收器,用以择取二次电子 (Secondary Electron) 或背向散射电子 (Backscattered Electron) 成像。
电子枪的必要特性是亮度要高、电子能量散布 (Energy Spread) 要小,目前常用的种类计有三种,钨(W)灯丝、六硼化镧(LaB6)灯丝、场发射 (Field Emission),不同的灯丝在电子源大小、电流量、电流稳定度及电子源寿命等均有差异。
热游离方式电子枪有钨(W)灯丝及六硼化镧(LaB6)灯丝两种,它是利用高温使电子具有足够的能量去克服电子枪材料的功函数(work function)能障而逃离。对发射电流密度有重大影响的变量是温度和功函数,但因操作电子枪时均希望能以最低的温度来操作,以减少材料的挥发,所以在操作温度不提高的状况下,就需采用低功函数的材料来提高发射电流密度。
价钱最便宜使用最普遍的是钨灯丝,以热游离 (Thermionization) 式来发射电子,电子能量散布为 2 eV,钨的功函数约为4.5eV,钨灯丝系一直径约100μm,弯曲成V形的细线,操作温度约2700K,电流密度为1.75A/cm2,在使用中灯丝的直径随着钨丝的蒸发变小,使用寿命约为40~80小时。
六硼化镧(LaB6)灯丝的功函数为2.4eV,较钨丝为低,因此同样的电流密度,使用LaB6只要在1500K即可达到,而且亮度更高,因此使用寿命便比钨丝高出许多,电子能量散布为 1 eV,比钨丝要好。但因LaB6在加热时活性很强,所以必须在较好的真空环境下操作,因此仪器的购置费用较高。
场发射式电子枪则比钨灯丝和六硼化镧灯丝的亮度又分别高出 10 - 100 倍,同时电子能量散布仅为 0.2 - 0.3 eV,所以目前市售的高分辨率扫描式电子显微镜都采用场发射式电子枪,其分辨率可高达 1nm 以下。
目前常见的场发射电子枪有两种:冷场发射式(cold field emission , FE),热场发射式(thermal field emission ,TF)
当在真空中的金属表面受到108V/cm大小的电子加速电场时,会有可观数量的电子发射出来,此过程叫做场发射,其原理是高电场使电子的电位障碍产生Schottky效应,亦即使能障宽度变窄,高度变低,因此电子可直接"穿隧"通过此狭窄能障并离开阴极。场发射电子系从很尖锐的阴极尖端所发射出来,因此可得极细而又具高电流密度的电子束,其亮度可达热游离电子枪的数百倍,或甚至千倍。
场发射电子枪所选用的阴极材料必需是高强度材料,以能承受高电场所加诸在阴极尖端的高机械应力,钨即因高强度而成为较佳的阴极材料。场发射枪通常以上下一组阳极来产生吸取电子、聚焦、及加速电子等功能。利用阳极的特殊外形所产生的静电场,能对电子产生聚焦效果,所以不再需要韦氏罩或栅极。第一(上)阳极主要是改变场发射的拔出电压(extraction voltage),以控制针尖场发射的电流强度,而第二(下)阳极主要是决定加速电压,以将电子加速至所需要的能量。
要从极细的钨针尖场发射电子,金属表面必需完全干净,无任何外来材料的原子或分子在其表面,即使只有一个外来原子落在表面亦会降低电子的场发射,所以场发射电子枪必需保持超高真空度,来防止钨阴极表面累积原子。由于超高真空设备价格极为高昂,所以一般除非需要高分辨率SEM,否则较少采用场发射电子枪。
冷场发射式最大的优点为电子束直径最小,亮度最高,因此影像分辨率最优。能量散布最小,故能改善在低电压操作的效果。为避免针尖被外来气体吸附,而降低场发射电流,并使发射电流不稳定,冷场发射式电子枪必需在10-10 torr的真空度下操作,虽然如此,还是需要定时短暂加热针尖至2500K(此过程叫做flashing),以去除所吸附的气体原子。它的另一缺点是发射的总电
流最小。
热场发式电子枪是在1800K温度下操作,避免了大部份的气体分子吸附在针尖表面,所以免除了针尖flashing的需要。热式能维持较佳的发射电流稳定度,并能在较差的真空度下(10-9 torr)操作。虽然亮度与冷式相类似,但其电子能量散布却比冷式大3~5倍,影像分辨率较差,通常较不常使用。
2、哪位可传给我一份FEI Quanta 450 环境扫描电子显微镜作用原理? 急需 谢谢!
传统扫描电子显微镜(SEM)配有接收二次电子的探头(ET),它的工作原理:ET探头通过接收样品的二次电子,经光电倍增管放大后,信号再输到前置放大器放大。最后去调制显象管或其它成象系统(见图1);但它
只能在高真空下工作,因此只光电倍增管图1能观察不含水分的固体导电样品相通过脱水、喷金属化等处理后的生物样品。对于含有适量水分的新鲜生物等样品,传统扫描电镜就无法满足要求。因此,人们渴望既能在高真空下又能在低真空下甚至能在大气环境下工作的扫描电子显微镜。二十世纪八十年代,随着真空系统中多重限压狭缝技术开发成功(即将样品室与柱形导管之间的真空隔开)和气体二次电子探头的研究成功。美国E1ectro Scan公司于1990年推出第一台商用环境电子显微镜(ESEM)。环境扫描电子显微镜的诞生,把人们引入了一个全新的形态观察的领域。
2环境扫描电镜的工作原理和特点
2.1 工作原理
环境扫描电镜有二个探头(ET和GSED),分别在高真空和低真空下工作。因此,它除了保持传统扫描电镜功能外。由于增加了GSED探头,就增加了新的功能。GSED可以工作在低真空(约达20Torr)下,它安装在物镜极靴底部,探头上施以数百伏的正电压以吸引由样品激发出的二次电子,二次电子在探头电场中被加速并碰撞气体分子使其电离,部分气体电离成正离子和电子(这些电子被称为气体二次电子),这种加速一电离过程的不断重复,使初始二次电子信号呈连续比例级数放大,GSED探头接收这些信号并将其直接传到电子放大器放大成电信号去调制显象管或其它成像系统(见图2)
2.2工作特点
(1) GSED探头不含高压元件,可以在低真空的多气体环境中工作,故可以观察含有适量水分的生物样品;(2)信号的初始放大靠电离气体分子进行,不再需要光电倍增管,GSED探头对光、对热不再敏感,故可以观察发光材料和使用热台;(3)当绝缘样品表面沉积电荷时,形成的电场会吸引被电离的气体中的正离子而被中和。故非导体样品表面不再进行金属化喷涂处理,从而更好地观察样品表面的细节;也节省了处理样品的中间环节; (4)由于GSED探头弥补丁ET探头的缺点,使得环境扫描电子显微镜的运用范围大大扩展。样品室内的适量气体对其工作性能不但没有影响,反而有益,气体越容易电离,所获得的放大增益越高,改变探头的偏置电压即可调节增益或适应于不同的气体。由于水蒸汽获取方便,没有毒性,容易电离,成像性能佳,因此成为员常用的气体。但GSED由于在物镜极靴下面,正对着样品,被放射电子由于能量大,能直接射向GSED探头,因此图像背景较深,对图像的对比度会有些影响。
3环境扫描电镜的应用
环境扫描电子显微镜除了具有传统扫描电子显微镜所有功能外,还具有在低真空下观察含有一定水份的样品和非导体样品。特别对生物样品的观察,省去了脱水、喷金属化等处理的中间制样环节,使得样品能保持原有的微观形貌,这对于观察研究生物微观形貌是非常重要的环节。在传统扫描电子显微镜中,动物、植物样品不通过脱水等处理是不能观察的。动、植物样品通过脱水等处理后,样品的微观形貌会产生变化,这是不可避免的,这会影响人们对生物微观形态的认识。但在环境扫描电镜中,动、植物样品可以不需要脱水等处理,使样品少变形或不变形,因而更真实地反映样品的微观形貌。环境扫描电镜在低真空下,员适用于观察那些具有一定强度和含水量很低的样品。比如植物的叶子,动物中的昆虫,作物的籽粒,含有结晶水的固体材料等。随着环境扫描电子显微镜实验技术条件的不断探索和完善,它在生物医学、林学、材料、化工、石油地质、建材、食品、轻工等研究领域会得到越来越广泛的应用。
图3、图4所示是纤维非导体样品在低真空下的图象。在真空度5.2Torr,加速电压15kV,放大倍数1000倍和4000倍下,非导体材料纤维样品的图象清晰,样品表面没有放电现象;而在高真空下,图象放电非常严重,无法成象。
图5所示是头发在低真空下的图象。在真空度2.5Torr,加速电压20kV,放大倍数500倍下,样品不需任何处理,图象很清晰,头发的鱼鳞片的细节很清楚。
图6所示是有湿度的混凝土在低真空下的图象。在真空度0.4Torr,加速电压20kV,放大倍数1480倍下,混凝土的颗粒清楚,没有产生放电。
对于新鲜含有适量水分的生物、动物样品的观察是环境扫描电子显微镜最大的特点。这方面的应用工作已在其他的实验室做了不少,相关的期刊发表了不少的这方面文章。
4实验过程一些问题的认识
虽然环境扫描电镜可以观察含水分的样品,但要出好每种样品的图象,难度还是比较大,必须花费一些时间来摸索,积累更多的经验,才能出好图象,特别在低真空下。在正确认识ESEM工作原理的基础上,在具体运用ESEM观察新鲜生物样品和其它含水样品时,掌握一些操作技术要领是非常必要的。例如:
(1)由于环境扫描电镜的低真空下并非真正的大气压力,样品的水分蒸发问题还是存在,观察时间若太久,势必造成样品因水分蒸发而使样品变形因此,观察和记录操作要尽可能地快。
(2)虽然ESEM的样品台一次可以同时装多个样品,但在观察含水分的生物样品或在真空下易变形的样品时,建议最好一次故人一个样品。
(3)在低真空下工作时,要接上Peltier冷台,该冷台的温度与样品室压力的设置很重要。要保持样品的新鲜度,保持样品的生活状态,温度和压力的设置必须使样品所含游离水处于临界状态,即水分不蒸发也不凝结,但针对不同生物样品的温度与压力条件是不相同的,这需要在实践中摸索并积累经验。
(4)在低真空下工作时,注意摸索样品最佳的工作距离。若工作距离远了,信号接收效果差;距离过近,气流也会影响信号接收效果。
(5)由于在低真空下观察时,样品一般高物镜极靴较近,所以要求样品表面高度差不能太大,特别是大样品,以免在移动样品过程中碰到物镜极靴。
3、扫描电镜(SEM)测试是怎么收费的
扫描电镜(SEM)测试各地不一样的,最少的也要几百块啊
4、蔡司 扫描电镜 怎么样
那个说扫描电镜在安捷伦和布鲁克二选一的人真是奇葩啊!布鲁克啥时也生产扫描电镜了?安捷伦的台式扫描电镜也出来没有多久,咋就变成一、二之选了?我想此人除了误导群众,混淆视听之外,剩下的也只要贻笑大方了。
5、fei扫描电镜的分子涡轮泵为什么会损坏
个人经验:
1.先检查机械泵是否能正常工作,看机械泵是否漏气或其他原因。
2.机械泵没问题,且系统真空能达到要求,再检查分子泵是否又问题。
3.机械泵和分子泵没问题,再去检查离子泵。
4.离子泵的问题可能有老化(我们的用了10年),而可能是电路或者真空板有问题。
纯属个人意见,希望对你有帮助。
6、扫描电镜fei和phenom哪个贵
phenom是FEI和飞利浦电镜合并后的台式电镜,算是旗下的,具体性能测试对比最明显了,台式电镜里面性能肯定是最好的,毕竟10万倍,灯丝也不一样;对于上面这位仁兄说的:”“扫描电镜目前国内品牌前几位应该是FEI、Tescan、Zeiss、日立、日本电子等“” 这点实在不敢苟同,感觉您实在太缺乏常识了,其他老厂家不说了,竟然把Tescan拍到前面???貌似压根就根本不入流的厂家,您还是补补基本常识吧
7、哪个公司代理美国FEI扫描电镜???
您好,我们单位刚买过一台FEI的场发射扫描电镜,从采购和最后定型我们都几乎没有接触代理商这一说法,貌似都是通过他们在中国的机构直销,如果你需要相关的联系或者资料的话,我可以提供您,因为直接写出来涉嫌违规。
希望能够对您有所帮助!
8、扫描电镜与透射电镜的区别?
1、结构差异:
主要体现在样品在电子束光路中的位置不同。透射电镜的样品在电子束中间,电子源在样品上方发射电子,经过聚光镜,然后穿透样品后,有后续的电磁透镜继续放大电子光束,最后投影在荧光屏幕上;扫描电镜的样品在电子束末端,电子源在样品上方发射的电子束,经过几级电磁透镜缩小,到达样品。当然后续的信号探侧处理系统的结构也会不同,但从基本物理原理上讲没什么实质性差别。
2、基本工作原理:
透射电镜:电子束在穿过样品时,会和样品中的原子发生散射,样品上某一点同时穿过的电子方向是不同,这样品上的这一点在物镜1-2倍焦距之间,这些电子通过过物镜放大后重新汇聚,形成该点一个放大的实像,这个和凸透镜成像原理相同。这里边有个反差形成机制理论比较深就不讲,但可以这么想象,如果样品内部是绝对均匀的物质,没有晶界,没有原子晶格结构,那么放大的图像也不会有任何反差,事实上这种物质不存在,所以才会有这种仪器存在的理由。
扫描电镜:电子束到达样品,激发样品中的二次电子,二次电子被探测器接收,通过信号处理并调制显示器上一个像素发光,由于电子束斑直径是纳米级别,而显示器的像素是100微米以上,这个100微米以上像素所发出的光,就代表样品上被电子束激发的区域所发出的光。实现样品上这个物点的放大。如果让电子束在样品的一定区域做光栅扫描,并且从几何排列上一一对应调制显示器的像素的亮度,便实现这个样品区域的放大成像。
3、对样品要求
(1)扫描电镜
SEM制样对样品的厚度没有特殊要求,可以采用切、磨、抛光或解理等方法将特定剖面呈现出来,从而转化为可以观察的表面。这样的表面如果直接观察,看到的只有表面加工损伤,一般要利用不同的化学溶液进行择优腐蚀,才能产生有利于观察的衬度。不过腐蚀会使样品失去原结构的部分真实情况,同时引入部分人为的干扰,对样品中厚度极小的薄层来说,造成的误差更大。
(2)透射电镜
由于TEM得到的显微图像的质量强烈依赖于样品的厚度,因此样品观测部位要非常的薄,例如存储器器件的TEM样品一般只能有10~100nm的厚度,这给TEM制样带来很大的难度。初学者在制样过程中用手工或者机械控制磨制的成品率不高,一旦过度削磨则使该样品报废。TEM制样的另一个问题是观测点的定位,一般的制样只能获得10mm量级的薄的观测范围,这在需要精确定位分析的时候,目标往往落在观测范围之外。目前比较理想的解决方法是通过聚焦离子束刻蚀(FIB)来进行精细加工。
透射电子显微镜的成像原理 可分为三种情况:
(1)吸收像:当电子射到质量、密度大的样品时,主要的成相作用是散射作用。样品上质量厚度大的地方对电子的散射角大,通过的电子较少,像的亮度较暗。早期的透射电子显微镜都是基于这种原理。
(2)衍射像:电子束被样品衍射后,样品不同位置的衍射波振幅分布对应于样品中晶体各部分不同的衍射能力,当出现晶体缺陷时,缺陷部分的衍射能力与完整区域不同,从而使衍射波的振幅分布不均匀,反映出晶体缺陷的分布。
(3)相位像:当样品薄至100Å以下时,电子可以穿过样品,波的振幅变化可以忽略,成像来自于相位的变化。
9、扫描电镜SEM和透射电镜TEM的区别
扫描电镜,是观察样品表面的结构特征;
透射电镜,是观察样品的内部精细结构。
10、哪种品牌的扫描电镜比较好?FEI,日本电子,还有?
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