電子光學儀器

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更新時間: 2013-08-24

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電子光學儀器是一種直接觀察研究物質微觀形貌,成份和結構與其宏觀性能(功能)之間關係的一類大型精密儀器。經過近七十年的發展已成為科學技術中不可缺照得重要工具。在材料科學、納米科學技術、生命科學技術、物理、化學、醫學、微電子學、半導體大規模集成電路製造等科技領域以及臨床診斷、刑事偵破、考古和工農業生產中得到了廣泛的應用。電子顯微鏡的創造者恩.魯斯卡(E。Ruska)教授因而獲得了1986年的諾貝爾獎的物理獎。
電子與物質相互作用會產生多種信息載子:投射電子,衍射電子,彈性散射電子,特徵能量損失電子,低損失電子,背反射電子,吸收電子,X射線,俄歇電子,陰極發光等等。電子光學儀器就是利用這些信息來對試樣進行形貌觀察、成份分析和結構測定的。
0110 透射電鏡(TEM)
把觀察的試樣製成薄膜,放入高真空中,讓電子束在加速電壓下穿透試樣,再經過幾個電子透鏡相繼放大,最後在熒光屏上成像,這種方式叫做投射電鏡。目前常規200KV投射電鏡的點分辨本領約為0.2nm,放大倍數為50---150萬倍。
0120 掃描電鏡
當聚焦的很細的電子束在試樣表面掃描時,由於激發出的二次電子、背散射電子的強度與入射角密切相關,用探測器收集這些信息便能把試樣表面各處凹凸不平的形狀和電視相似,逐點、逐行的在顯示器上顯示出來,圖像的放大倍數就顯像管上掃描光柵的寬度和電子束在試樣的掃描長度比,用這種原理製成的電子顯微鏡稱為掃描電子顯微鏡。
0130 電子探針
電子探針X射線微區分析儀EPWA利用高速運動的電子經電磁透鏡聚焦成直徑為微米量級的電子束探針,從試樣表面微米量級的小區域內激發出 X射線,再經X射線晶體譜儀WDS分析其光譜,從而進行微區成分分析。電子探針可以分析周期表中除氫、氦、鋰以外的所有元素。不必將分析對象從基體中分離出來。即可定性、定量地分析體積僅為數立方微米內,快速地進行試樣的微區化學成分分析並和其顯微鏡組織對應起來,所以在材料科學、包導體、地質、冶金、陶瓷、生物、刑事偵破、考古等科學技術領域和工農業生產方面得到廣泛應用。
0140 電子能譜儀
電子能譜儀通常是指X射線廣電子能譜、俄歇電子能譜及紫外電子能譜,其中前二者在工業中的應用比後者廣泛的多。當用已知能量的X射線照射氣體或晶體固體時,由於光電效應,電子被打出外部;廣電子能譜法,就是分析這種電子的動能,即光電子能譜而求出分子或晶體內電子結合能而堅定物質元素的方法。俄歇電子的發射可以說是上述過程的接續,但其激發源一般使用電子束。X射線廣電子能譜和俄歇電子能譜可以檢測周期表中除氫、氦外所有元素,其信息深度為零點幾到幾納米,檢測靈敏度為千分之幾原子層。電子能譜在能源(如太陽能電池)、催化、大規模集成電路、超導薄膜研製、材料的腐蝕與防護、斷口分析、失效分析、表面電子發射、薄膜科學與技術,材料表面改性等領域得到廣泛應用。

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