扫描电镜技术在电子显微镜分析中的应用

在进行评估时,必须考虑一些基本参数电子显微镜(EM)。如果正确考虑,这些可以帮助产生尽可能最好的结果,并确保样本的特征得到适当的成像。

当电压或张力作用于源电子以产生电子束时,起着关键作用。一般来说,增加电压以提高系统的分辨率一直是趋势。

然而,近年来,扫描电子显微镜(SEM)的制造商开始专注于在较低电压下提高分辨率。这在很大程度上是由于EM在生命科学中的越来越多的使用,特别是在诺贝尔奖得主冷冻扫描电镜技术的引入之后。欧洲杯线上买球

电子束电压决定了相互作用体积

电子的能量含量由电压表示,因此这将决定电子束如何与样品相互作用。通常,电压的增加会导致样品表面以下穿透的增加。这个穿透量称为相互作用体积。

当这种情况发生时,电子将在样品中进行更大、更深的传播,从而在受影响体积的不同部分产生信号。样品的化学成分也会影响相互作用的大小——例如,轻元素的壳层更少,所以电子的能量含量更低。这就限制了电子束与电子的相互作用,这意味着它可以比更重的元素更深入地穿透样本。

在分析输出信号时,可以得到不同的结果。在台式仪器中,通常检测到三种信号——X射线、背散射电子(BSE)和二次电子(SE)。

电压对扫描电镜成像的影响

电压以类似的方式影响BSE和SE成像,低电压可使样品表面成像,而高电压可提供样品表面下各层的更多信息。

下图用实际例子说明了这一点,其中低电压明显突出了表面样品污染,而增加的张力揭示了污染层下方表面的结构。

5kV(左)和15kV(右)下锡球的BSE图像。电压越低,样品顶部的碳污染就越明显。当电压增加时,更深的穿透可以使碳点下方的锡球表面成像。

图1。5kV(左)和15kV(右)下锡球的BSE图像。电压越低,样品顶部的碳污染就越明显。当电压增加时,更深的穿透可以使碳点下方的锡球表面成像。

在选择合适的电压时,样品的性质也是一个决定性因素。一些聚合物、生物样品和一系列其他(主要是有机)样品对电子的高能含量高度敏感。当扫描电镜在真空中工作时,这种灵敏度变得更加普遍。

因此,SEM显影剂不断努力在较低电压下提高分辨率,从而提供即使是最精细样品的结果。

这一过程的关键问题是成像技术的基本物理原理。与摄影相比,有一系列的失真和像差会影响最终输出的质量。

当使用更高的电压时,色差就不再是一个问题,这是扫描电镜历史上一直倾向于使用尽可能高的电压来提高成像分辨率。

x射线在扫描电子显微镜中的生成

然而,随着x射线的出现,情况完全不同了。高电压会产生更多的x射线,这些x射线可以被捕获,然后通过能量色散光谱(EDS)探测器进行处理,以便对样品进行成分分析。

这项技术涉及到通过与电子束中的电子(主电子)相互作用迫使目标样品中的电子弹射出来。

当这种情况发生时,在一个原子的内壳层内就会产生一个电荷空位——实际上是一个空穴——然后这个空穴被一个原本位于同一原子的外层的具有更高能量含量的电子填满。

这一过程需要电子以X射线的形式释放部分能量,然后X射线的能量可以通过莫斯利定律与原子的原子量关联,从而返回样品的成分。

x射线生产的核心因素是:

  • 交互量:这定义了分析的空间分辨率。
  • 过电压:这是入射光束能量与电离目标原子所需能量之间的比率。

为了实现可能的最佳分析,重要的是要达到最小过电压值1.5。这意味着通过增加电子束电压,可以检测到的最大元素数增加。

相比之下,高电压对应于样品损坏的高概率,更重要的是,更大的相互作用体积。

当这种情况发生时,不仅样品的可靠性可能受到影响,而且x射线的产生与更大的体积相互作用。当处理粒子、多层和其他非各向同性材料时欧洲杯猜球平台,具有较大的相互作用体积将产生来自不同成分样品的信号,从而影响所呈现的结果的质量。欧洲杯足球竞彩

在15 kV下采集的EDS光谱示例。峰值突出显示元素的存在,并应用复杂算法将来自检测器的信号转换为化学成分。

图2。在15 kV下采集的EDS光谱示例。峰值突出显示元素的存在,并应用复杂算法将来自检测器的信号转换为化学成分。

通常情况下,为平衡这两种影响,分析建议的张力水平介于10和20 kV之间。选择理想值在很大程度上取决于EDS分析中称为“峰值重叠”的附加元素。

从不同元素的不同壳层移动的电子产生的X射线通常具有相当的能量含量,这意味着需要更先进的积分过程来反褶积峰值并使结果正常化。或者,可以使用来自具有重叠峰的两种元素之一的更高能量含量线。

大多数EDS软件包括自动应用上述两个选项中的前一个选项的功能,而后者有时是不可能的,因为公共元件(例如,导线)的更高能级线路可能需要超过100 kV的电压。

本信息来源、审查和改编自Phenom World BV提供的材料。欧洲杯足球竞彩

有关此来源的更多信息,请访问Phenom World BV。

引证

请使用以下格式之一在您的论文、论文或报告中引用本文:

  • APA

    赛默飞世尔科学物候世界有限公司。(2020年1月28日)。在电子显微镜分析中使用SEM技术。亚速姆。于2021年10月10日从//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=16389.

  • MLA

    赛默费雪科学现象世界BV。“利用扫描电镜技术进行电子显微镜分析”。亚速姆. 2021年10月10日.

  • 芝加哥

    赛默费雪科学现象世界BV。“利用扫描电镜技术进行电子显微镜分析”。AZoM。//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=16389。(2021年10月10日生效)。

  • 哈佛

    赛默飞世尔科学物候世界有限公司。2020扫描电镜技术在电子显微镜分析中的应用. 亚速姆,2021年10月10日查看,//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=16389.

提问

关于这篇文章,你有什么问题想问吗?

离开你的反馈
提交