掃描電子顯微鏡,簡稱SEM,是一種利用高能電子束與樣品表面相互作用,從而獲得樣品表面形貌、成分和結構信息的顯微鏡。臺式掃描電子顯微鏡則是體積更為小巧,適合放置在實驗臺上操作的掃描電子顯微鏡。
臺式掃描電子顯微鏡雖然體積小,但其工作原理與傳統(tǒng)掃描電子顯微鏡并無二致。它主要由電子槍、電磁透鏡系統(tǒng)、掃描線圈、樣品室和探測器等部分組成。電子槍產(chǎn)生高能電子束,經(jīng)過電磁透鏡聚焦成細小探針,在掃描線圈的控制下,這個探針會在樣品表面上進行逐點掃描。樣品表面與電子束相互作用后產(chǎn)生的各種信號,如二次電子、背散射電子等,會被探測器捕捉并轉(zhuǎn)換成圖像信息。
臺式掃描電子顯微鏡主要利用二次電子信號進行成像。高能電子束轟擊樣品表面,激發(fā)出樣品表面的二次電子,這些電子被探測器捕捉后轉(zhuǎn)換成圖像信息。由于二次電子的信號強度與樣品表面形貌有一定的對應關系,因此,可以將信號強度的差異轉(zhuǎn)換為圖像中不同區(qū)域的亮度差異,從而得到樣品表面的形貌圖像。
在進行掃描電鏡觀察前,樣品需經(jīng)過適當?shù)奶幚?。這是因為掃描電鏡需要工作在高真空環(huán)境中,以避免電子束與空氣分子發(fā)生碰撞而散射,影響成像效果。因此,樣品必須足夠干燥,且具有良好的導電性。對于非導電樣品,常常需要進行金屬或碳的鍍膜處理,以提高其導電性和減少充電現(xiàn)象。
由于具有更高的放大倍數(shù)和分辨率,臺式掃描電子顯微鏡可以觀察到樣品表面的精細結構。例如,它能夠清晰地顯示出納米顆粒、病毒、細胞器等微觀世界的細節(jié)。這一特性使得它在材料科學、生物學、地質(zhì)學等多個學科領域得到了廣泛的應用。