走査型電子顕微鏡の原理と応用
SEMの特徴
走査型電子顕微鏡は、光学顕微鏡や透過型電子顕微鏡と比較して次のような特徴があります。
(1) 試料の表面構造を直接観察することができ、試料サイズは120mm×80mm×50mmまで対応可能です。
(2) 試料を薄切する必要がなく、試料作製プロセスが簡単です。
(3) 試料室内の三次元空間内で試料を平行移動・回転させることができるため、様々な角度から試料を観察することができます。
(4) 被写界深度が深く、立体感に富んだ画像になります。 走査型電子顕微鏡の被写界深度は、光学顕微鏡の数百倍、透過型電子顕微鏡の数十倍です。
(5) 画像の拡大範囲が広く、解像度も比較的高い。 10倍から数十万倍まで拡大でき、基本的には虫眼鏡、光学顕微鏡、透過型電子顕微鏡までの倍率範囲が含まれます。 分解能は光学顕微鏡と透過型電子顕微鏡の間で、最大3nmです。
(6) 電子線による試料のダメージや汚染が比較的少ない。
(7) 形態を観察しながら、サンプルからの他の信号を微量成分分析に使用することもできます。
走査型電子顕微鏡の構造と動作原理
1. 鏡筒
鏡筒には、電子銃、コンデンサーレンズ、対物レンズ、走査システムが含まれています。 その機能は、非常に細い電子線（直径数 nm 程度）を発生させ、電子線を試料表面に走査させ、同時にさまざまな信号を刺激することです。
2. 電子信号収集および処理システム
試料室では、走査電子ビームが試料と相互作用して、二次電子、反射電子、X線、吸収電子、オージェ電子などのさまざまな信号を生成します。上記の信号の中で最も重要なものは二次電子です。は、入射電子によって励起されたサンプル原子内の外部電子であり、サンプル表面から数nmから数十nmの領域で生成され、生成速度は主にサンプルの形態と組成に依存します。 いわゆる走査電子画像は通常、二次電子画像を指します。これは、サンプルの表面形態を研究するのに最も有用な電子信号です。 二次電子を検出する検出器（図 15(2) のプローブはシンチレータです。電子がシンチレータに衝突すると、内部で光が発生します。この光はライトガイドによって光電子増倍管に伝達され、光信号が出力されます）つまり、電流信号に変換され、その後、前置増幅とビデオ増幅を経て、電流信号が電圧信号に変換され、最終的に受像管のグリッドに送信されます。
