走査型電子顕微鏡の原理と構造
走査型電子顕微鏡、走査型電子顕微鏡の正式名称、英語は走査型電子顕微鏡（SEM）で、物体の表面構造を観察するために使用される電子光学機器です。
1. 走査型電子顕微鏡の原理
走査型電子顕微鏡の製造は、電子と物質の相互作用に基づいています。 高エネルギーの人間の電子ビームが材料の表面に衝突すると、励起領域は二次電子、オージェ電子、特性 X 線と連続体 X 線、後方散乱電子、透過電子、および可視、紫外線の電磁放射を生成します。 、および赤外線領域。 . 同時に、電子正孔対、格子振動 (フォノン)、および電子振動 (プラズモン) も生成できます。 たとえば、二次電子と反射電子の収集により、材料の微視的形態に関する情報を得ることができます。 X線の収集により、材料の化学組成に関する情報を取得できます。 走査型電子顕微鏡は、非常に細い電子ビームでサンプルを走査し、サンプルの表面で二次電子を励起することによって機能します。 一次電子は検出器で収集され、シンチレータで光信号に変換され、光電子増倍管とアンプで電気信号に変換され、蛍光体スクリーン上で電子ビームの強度が制御され、スキャンされた画像が表示されます。電子ビームと同期します。 画像は、試料の表面構造を反映した 3 次元画像です。
2. 走査型電子顕微鏡の構造
(1) 鏡筒
レンズ バレルには、電子銃、コンデンサ レンズ、対物レンズ、および走査システムが含まれます。 その役割は、非常に細い電子ビーム（直径数ナノメートル程度）を発生させ、さまざまな信号を励起しながら試料の表面を走査することです。
(2) 電子信号取得・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、後方散乱電子、X 線、吸収電子、ロシア (オージェ) 電子などを含む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のが二次電子であり、これは試料原子に入射した電子によって励起された外部電子であり、試料表面から数ナノメートルから数十ナノメートルの領域で発生します。 発生率は、主にサンプルの形態と組成によって決まります。 走査型電子顕微鏡画像は通常、サンプルの表面トポグラフィーを研究するための最も有用な電子信号である二次電子画像を指します。 二次電子を検出する検出器のプローブがシンチレータです。 電子がシンチレータに衝突すると、シンチレータで光が生成されます。 この光はライトパイプを通って光電子増倍管に送られ、そこで光信号が電流信号に変換され、前置増幅とビデオ増幅を通過して電流信号が電圧信号に変換され、最終的にグリッドに送られます。ピクチャーチューブ。
(3) 電子信号表示・記録方式
走査型電子顕微鏡画像は、ブラウン管 (ピクチャー チューブ) に表示され、カメラで記録されます。 受像管には 2 種類あり、1 つは観測用で解像度が低く、残光が長い管です。 もう1つは写真記録に使用され、解像度が高く、短い残光管です。
(4) 真空系と電源系
走査型電子顕微鏡の真空系は、メカニカルポンプと油拡散ポンプで構成されています。 電源システムは、各コンポーネントに必要な特定の電力を提供します。
3. 走査型電子顕微鏡の目的
走査型電子顕微鏡の最も基本的な機能は、さまざまな固体試料の表面を高解像度で観察することです。 被写界深度の深い画像は、生物学、植物学、地質学、冶金学などの走査型電子顕微鏡観察の特徴です。観察は、サンプル表面、切断面、または断面である可能性があります。 冶金学者は、手付かずの表面や磨耗した表面を直接見ることができて満足しています。 酸化物表面、結晶成長、または腐食欠陥を簡単に研究できます。 一方では、紙、織物、天然または加工木材の微細構造をより直接的に調べることができ、生物学者はそれを使用して小さくて壊れやすいサンプルの構造を研究できます。 例：花粉粒子、珪藻、昆虫。 一方、試料の表面に対応した立体的な写真を撮ることができます。 走査型電子顕微鏡は、固体材料の研究において幅広い用途があり、他の機器に匹敵します。 固体材料の完全な特性評価用、走査型電子顕微鏡。
