Eine Abtastung des Elektronmikroskops (SEM) ist ein Typ des Elektronmikroskops, das eine Probe durch die Abtastung davon mit einem Balken von Elektronen in einem Rasteransehen-Muster darstellt. Die Elektronen wirken mit den Atomen aufeinander, die die Beispielproduzieren-Signale zusammensetzen, die Information über die Oberflächentopografie der Probe, Zusammensetzung und andere Eigenschaften wie elektrisches Leitvermögen enthalten.

Geschichte

Das erste SEM Image wurde von Max Knoll erhalten, der 1935 ein Image von Silikonstahl erhalten hat, Elektronleiten-Unähnlichkeit zeigend. Weiter wurde das Wegbahnen für Arbeit an den physischen Grundsätzen des SEM und der Balken-Muster-Wechselwirkungen von Manfred von Ardenne 1937 durchgeführt, der ein britisches Patent erzeugt hat, aber nie ein praktisches Instrument gemacht hat. Der SEM wurde weiter von Professor Herr Charles Oatley und seinem Doktoranden Gary Stewart entwickelt und wurde zuerst 1965 von Cambridge Scientific Instrument Company als der "Stereoscan" auf den Markt gebracht. Das erste Instrument wurde an DuPont geliefert.

Grundsätze und Kapazitäten

Die Typen von durch einen SEM erzeugten Signalen schließen sekundäre Elektronen, zurückgestreute Elektronen (BSE), charakteristische Röntgenstrahlen, Licht (cathodoluminescence), Muster-Strom und übersandte Elektronen ein. Sekundäre Elektronentdecker sind im ganzen SEMs üblich, aber es ist selten, dass eine einzelne Maschine Entdecker für alle möglichen Signale haben würde. Die Signale ergeben sich aus Wechselwirkungen des Elektronbalkens mit Atomen an oder in der Nähe von der Oberfläche der Probe. In der allgemeinsten oder normalen Entdeckungsweise, sekundären Elektronbildaufbereitung oder SEI, kann der SEM sehr hochauflösende Images einer Beispieloberfläche, enthüllende Details weniger als 1 nm in der Größe erzeugen. Wegen des sehr schmalen Elektronbalkens haben SEM Mikrographen eine große Tiefe des Feldes, das ein charakteristisches dreidimensionales Äußeres nachgibt, das nützlich ist, für die Oberflächenstruktur einer Probe zu verstehen. Das wird durch den Mikrographen des Blütenstaubs veranschaulicht, der oben gezeigt ist. Eine breite Reihe der Vergrößerung, ist von ungefähr 10mal (über die Entsprechung zu dieser einer starken Handlinse) zu mehr als 500,000mal, ungefähr 250mal die Vergrößerungsgrenze der besten leichten Mikroskope möglich. Gezurückstreute Elektronen (BSE) sind Balken-Elektronen, die von der Probe durch das elastische Zerstreuen widerspiegelt werden. BSE wird häufig in analytischem SEM zusammen mit den von den charakteristischen Röntgenstrahlen gemachten Spektren verwendet. Weil die Intensität des BSE-Signals stark mit der Atomnummer (Z) des Musters verbunden ist, können BSE-Images Auskunft über den Vertrieb von verschiedenen Elementen in der Probe geben. Aus demselben Grund kann BSE-Bildaufbereitung gallertartige Goldimmuno-Etiketten von 5 oder 10 nm Diameter darstellen, das sonst schwierig oder unmöglich sein würde, in sekundären Elektronimages in biologischen Mustern zu entdecken. Charakteristische Röntgenstrahlen werden ausgestrahlt, wenn der Elektronbalken ein inneres Schale-Elektron von der Probe entfernt, ein Elektron der höheren Energie veranlassend, die Schale und Ausgabe-Energie zu füllen. Diese charakteristischen Röntgenstrahlen werden verwendet, um die Zusammensetzung zu identifizieren und den Überfluss an Elementen in der Probe zu messen.

Die Abtastung des Prozesses und der Bildbildung

In einem typischen SEM wird ein Elektronbalken von einer mit einer Wolfram-Glühfaden-Kathode ausgerüsteten Elektronpistole thermionisch ausgestrahlt. Wolfram wird normalerweise in thermionischen Elektronpistolen verwendet, weil es den höchsten Schmelzpunkt und niedrigsten Dampf-Druck aller Metalle hat, dadurch ihm erlaubend, für die Elektronemission, und wegen seiner niedrigen Kosten geheizt zu werden. Andere Typen von Elektronemittern schließen Lanthan hexaboride Kathoden ein, die in einem Standardwolfram-Glühfaden SEM verwendet werden können, wenn das Vakuumsystem befördert wird und Feldemissionspistolen (FEG), die des Typs der kalten Kathode mit Wolfram-Monokristall-Emittern oder dem thermisch geholfenen Typ Schottky mit Emittern von Zirkoniumdioxid sein können.

Der Elektronbalken, der normalerweise eine Energie im Intervall von 0.2 keV zu 40 keV hat, wird durch eine oder zwei Kondensator-Linsen zu einem Punkt ungefähr 0.4 nm zu 5 nm im Durchmesser eingestellt. Der Balken führt Paare durch, Rollen oder Paare von Deflektor-Tellern in der Elektronsäule normalerweise in der Endlinse zu scannen, die den Balken im x und den y Äxten ablenken, so dass es auf eine Rastermode über ein rechteckiges Gebiet der Beispieloberfläche scannt.

Wenn der primäre Elektronbalken mit der Probe aufeinander wirkt, verlieren die Elektronen Energie durch das wiederholte zufällige Zerstreuen und die Absorption innerhalb eines Volumens in der Form von der Träne des Musters, das als das Wechselwirkungsvolumen bekannt ist, das sich von weniger als 100 nm bis ungefähr 5 µm in die Oberfläche ausstreckt. Die Größe des Wechselwirkungsvolumens hängt von der landenden Energie des Elektrons, der Atomnummer des Musters und der Dichte des Musters ab. Der Energieaustausch zwischen dem Elektronbalken und der Probe läuft auf das Nachdenken von energiereichen Elektronen durch das elastische Zerstreuen, die Emission von sekundären Elektronen durch das unelastische Zerstreuen und die Emission der elektromagnetischen Radiation hinaus, von denen jeder durch Spezialentdecker entdeckt werden kann. Der vom Muster gefesselte Balken-Strom kann auch entdeckt und verwendet werden, um Images des Vertriebs des Muster-Stroms zu schaffen. Elektronische Verstärker von verschiedenen Typen werden verwendet, um die Signale zu verstärken, die als Schwankungen in der Helligkeit an einem Computermonitor (oder, für Weinlesemodelle, auf einer Kathode-Strahl-Tube) gezeigt werden. Jedes Pixel des Computers videomemory wird mit der Position des Balkens auf dem Muster im Mikroskop synchronisiert, und das resultierende Image ist deshalb eine Vertriebskarte der Intensität des Signals, das vom gescannten Gebiet des Musters wird ausstrahlt. In älteren Mikroskopen kann Image durch die Fotografie von einer hochauflösenden Kathode-Strahl-Tube gewonnen werden, aber in modernen Maschinen wird Image zu einer Computerdatenlagerung gespart.

Vergrößerung

Die Vergrößerung in einem SEM kann mehr als eine Reihe von bis zu 6 Größenordnungen von ungefähr 10 bis 500,000 Malen kontrolliert werden. Verschieden vom optischen und den Übertragungselektronmikroskopen ist die Bildvergrößerung im SEM nicht eine Funktion der Macht der objektiven Linse. SEMs kann Kondensator und objektive Linsen haben, aber ihre Funktion ist, den Balken zu einem Punkt einzustellen, und das Muster nicht darzustellen. Vorausgesetzt dass die Elektronpistole einen Balken mit dem genug kleinen Diameter erzeugen kann, konnte ein SEM im Prinzip völlig ohne Kondensator oder objektive Linsen arbeiten, obwohl es nicht sehr vielseitig sein oder sehr hohe Entschlossenheit erreichen könnte. In einem SEM, als in der Abtastung der Untersuchungsmikroskopie, ergibt sich Vergrößerung aus dem Verhältnis der Dimensionen des Rasters auf dem Muster und des Rasters auf dem Anzeigegerät. Das Annehmen, dass der Anzeigeschirm eine feste Größe, höhere Vergrößerungsergebnisse vom Reduzieren der Größe des Rasters auf dem Muster, und umgekehrt hat. Vergrößerung wird deshalb vom Strom kontrolliert, der dem x, y scannende Rollen oder die Stromspannung geliefert ist, die dem x, y Deflektor-Teller, und nicht durch die objektive Linse-Macht geliefert ist.

Beispielvorbereitung

Alle Proben müssen auch einer passenden Größe sein, um den Muster-Raum einzufügen, und werden allgemein starr auf einem Muster-Halter genannt einen Muster-Stummel bestiegen. Mehrere Modelle von SEM können jeden Teil einer Halbleiter-Oblate untersuchen, und einige können einen Gegenstand dieser Größe zu 45 ° kippen.

Für die herkömmliche Bildaufbereitung im SEM müssen Muster, mindestens an der Oberfläche, und elektrisch niedergelegt elektrisch leitend sein, um die Anhäufung der elektrostatischen Anklage an der Oberfläche zu verhindern. Metallgegenstände verlangen wenig spezielle Vorbereitung von SEM abgesehen von der Reinigung und dem Steigen auf einem Muster-Stummel. Nichtleitende Muster neigen dazu, wenn gescannt, durch den Elektronbalken, und besonders in der sekundären Elektronbildaufbereitungsweise zu stürmen, das verursacht Abtastungsschulden und andere Bildkunsterzeugnisse. Sie werden deshalb gewöhnlich mit einem ultradünnen Überzug angestrichen, elektrisch Material zu führen, abgelegt auf der Probe entweder durch das niedrige Vakuum stottern Überzug oder durch die Hochvakuum-Eindampfung. Leitende Materialien im aktuellen Gebrauch für den Muster-Überzug schließen Gold, Legierung des Goldes/Palladiums, Platin, Osmium, Iridium, Wolfram, Chrom und Grafit ein. Zusätzlich kann Überzug Verhältnis des Signals/Geräusches für Proben der niedrigen Atomnummer (Z) vergrößern. Die Verbesserung entsteht, weil die sekundäre Elektronemission für hohe-Z Materialien erhöht wird.

Eine Alternative zum Überzug für einige biologische Proben soll das Hauptteil-Leitvermögen des Materials durch die Befruchtung mit dem Osmium mit Varianten des OTO Färbemethode (O-Osmium, T-thiocarbohydrazide, O-Osmium) vergrößern.

Das Nichtleiten von Mustern kann nicht gestrichener verwendender Umwelt-SEM (ESEM) oder niedrige Stromspannungsweise der SEM Operation dargestellt werden. SEM Umweltinstrumente legen das Muster in einen relativ Hochdruckraum, wo die Arbeitsentfernung kurz ist und die optische Elektronsäule unterschiedlich gepumpt wird, um Vakuum entsprechend niedrig an der Elektronpistole zu behalten. Das Hochdruckgebiet um die Probe im ESEM erklärt Anklage für neutral und stellt eine Erweiterung des sekundären Elektronsignals zur Verfügung. SEM der niedrigen Stromspannung wird normalerweise in einem FEG-SEM geführt, weil der FEG dazu fähig ist, hoch primäre Elektronhelligkeit sogar an niedrigen beschleunigenden Potenzialen zu erzeugen. Betriebsbedingungen zu verhindern, nichtleitender Muster zu stürmen, müssen solch angepasst werden, dass der eingehende Balken-Strom der Summe von outcoming sekundären und backscattered Elektronströmen gleich war. Es kommt gewöhnlich an beschleunigenden Stromspannungen von 0.3-4 kV vor.

Das Einbetten in einem Harz mit dem weiteren Polieren zu einem spiegelähnlichen Schluss kann sowohl für biologische Muster als auch für Material-Muster verwendet werden, wenn man in backscattered Elektronen darstellt, oder wenn man quantitative Röntgenstrahl-Mikroanalyse tut.

Biologische Proben

Für SEM ist ein Muster normalerweise erforderlich, völlig trocken zu sein, da der Muster-Raum am Hochvakuum ist. Hart haben trockene Materialien wie Holz, Knochen, Federn, Kerbtiere ausgetrocknet, oder Schalen können mit der wenig weiteren Behandlung untersucht werden, aber lebende Zellen und Gewebe und ganze, weich verkörperte Organismen verlangen gewöhnlich, dass chemisches Fixieren bewahrt und ihre Struktur stabilisiert. Fixieren wird gewöhnlich durch die Inkubation in einer Lösung einer gepufferten Chemikalie Fixier-, wie glutaraldehyde, manchmal in der Kombination mit formaldehyde und anderem fixatives durchgeführt, und fakultativ vom Postfixieren mit dem Osmium tetroxide gefolgt. Das feste Gewebe wird dann dehydriert. Weil Lufttrocknungsursache-Zusammenbruch und Zusammenschrumpfen, das durch den Ersatz von Wasser in den Zellen mit organischen Lösungsmitteln wie Vinylalkohol oder Azeton und Ersatz dieser Lösungsmittel der Reihe nach mit einer Übergangsflüssigkeit wie flüssiges Kohlendioxyd durch den kritischen Punkt-Trockner allgemein erreicht wird. Das Kohlendioxyd wird schließlich entfernt, während in einem superkritischen Staat, so dass keine gasflüssige Schnittstelle innerhalb der Probe während des Trockners da ist. Das trockene Muster wird gewöhnlich auf einem Muster-Stummel mit einem Bindemittel wie Epoxydharz-Harz oder elektrisch leitendes zweiseitiges klebendes Band bestiegen, und stottern Sie - angestrichen mit der Legierung des Goldes oder Goldes/Palladiums vor der Überprüfung im Mikroskop.

Wenn der SEM mit einer kalten Bühne für die Cryo-Mikroskopie ausgestattet wird, kann cryofixation verwendet werden und niedrige Temperatur, auf den kälteerzeugend festen Mustern durchgeführte Elektronmikroskopie scannend. Cryo-feste Muster können unter dem Vakuum in einem speziellen Apparat cryo-zerbrochen werden, um innere Struktur zu offenbaren, - angestrichen und übertragen auf das SEM cryo-stufige, während noch eingefroren, zu stottern. Niedrige Temperatur, Elektronmikroskopie scannend, ist auch auf die Bildaufbereitung von temperaturabhängigen Materialien wie Eis anwendbar (sieh z.B Illustration am linken), und Fette.

Stopp-Zerbrechen, Stopp - ätzt, oder Stopp-Und-Brechung ist eine Vorbereitungsmethode, die besonders nützlich ist, um lipid Membranen und ihre eingetragenen Proteine im "Gesicht auf der" Ansicht zu untersuchen. Die Vorbereitungsmethode offenbart die Proteine, die im lipid bilayer eingebettet sind.

Materialien

Zurück verlangen gestreute Elektronbildaufbereitung, quantitative Röntgenanalyse und Röntgenstrahl, der von Mustern häufig kartografisch darstellt, dass die Oberflächen Boden und poliert zu einer extremen glatten Oberfläche sind. Muster, die WDS oder HRSG.-Analyse erleben, sind häufig angestrichener Kohlenstoff. Im Allgemeinen werden Metalle vor der Bildaufbereitung im SEM nicht angestrichen, weil sie leitend sind und ihren eigenen Pfad zur Verfügung stellen, um sich zu gründen.

Fractography ist die Studie von zerbrochenen Oberflächen, die auf einem leichten Mikroskop oder allgemein auf einem SEM getan werden können. Die zerbrochene Oberfläche wird zu einer passenden Größe geschnitten, hat irgendwelcher organischen Rückstände gereinigt, und ist auf einem Muster-Halter gestiegen, um im SEM anzusehen.

Einheitliche Stromkreise können mit einem eingestellten Ion-Balken (FIB) oder anderem Ion-Balken-Mahlen-Instrument geschnitten werden, um im SEM anzusehen. Der SEM im ersten Fall kann in die FLUNKEREI vereinigt werden.

Metalle, geologische Muster und integrierte Stromkreise können alle auch chemisch poliert werden, um im SEM anzusehen.

Spezielle hochauflösende Überzug-Techniken sind für die Bildaufbereitung der hohen Vergrößerung von anorganischen dünnen Filmen erforderlich.

ESEM

Muster für ESEM verlangen nicht, dass jede Vorbereitung abgesehen vom Ausschnitt Größe verwendet, aber einige biologische Muster können aus Fixieren einen Nutzen ziehen.

Entdeckung von sekundären Elektronen

Die allgemeinste Bildaufbereitungsweise sammelt niedrige Energie (Die Elektronen werden durch einen Entdecker von Everhart-Thornley entdeckt, der ein Typ des Scintillator-Photovermehrer-Systems ist. Die sekundären Elektronen werden zuerst durch das Anziehen von ihnen zu einem elektrisch voreingenommenen Bratrost an ungefähr +400 V gesammelt, und dann weiter zu einem Phosphor oder scintillator beschleunigt, der positiv zu ungefähr +2.000 V beeinflusst ist. Die beschleunigten sekundären Elektronen sind jetzt genug energisch, um den scintillator zu veranlassen, Blitze des Lichtes (cathodoluminescence) auszustrahlen, die zu einem Photovermehrer außerhalb der SEM Säule über eine leichte Pfeife und ein Fenster in der Wand des Muster-Raums geführt werden. Die verstärkte elektrische Signalproduktion durch den Photovermehrer wird als ein zweidimensionaler Intensitätsvertrieb gezeigt, der angesehen und auf einer Entsprechungsvideoanzeige fotografiert, oder der Konvertierung des Analogons-zu-digital unterworfen und gezeigt und als ein Digitalimage gespart werden kann. Dieser Prozess verlässt sich auf einen rastergescannten primären Balken. Die Helligkeit des Signals hängt von der Zahl von sekundären Elektronen ab, die den Entdecker erreichen. Wenn der Balken in die Beispielsenkrechte zur Oberfläche eingeht, dann ist das aktivierte Gebiet über die Achse des Balkens und eine bestimmte Anzahl von Elektronen "Flucht" aus der Probe gleichförmig. Als der Einfallswinkel zunimmt, wird die "Flucht"-Entfernung einer Seite des Balkens abnehmen, und mehr sekundäre Elektronen werden ausgestrahlt. So neigen steile Oberflächen und Ränder dazu, heller zu sein, als flache Oberflächen, der auf Images mit einem bestimmten, dreidimensionalen Äußeren hinausläuft. Das Verwenden des Signals der sekundären Elektronbildentschlossenheit weniger als 0.5 nm ist möglich.

Entdeckung von backscattered Elektronen

Elektronen von Backscattered (BSE) bestehen aus energiereichen Elektronen, die im Elektronbalken entstehen, die widerspiegelt oder aus dem Muster-Wechselwirkungsvolumen durch elastische sich zerstreuende Wechselwirkungen mit Muster-Atomen zurückgestreut werden. Da schwere Elemente (hohe Atomnummer) Rückstreuungselektronen stärker als leichte Elemente (niedrige Atomnummer), und so heller im Image scheinen, BSE werden verwendet, um Unähnlichkeit zwischen Gebieten mit verschiedenen chemischen Zusammensetzungen zu entdecken. Der Entdecker von Everhart-Thornley, der normalerweise zu einer Seite des Musters eingestellt wird, ist für die Entdeckung von backscattered Elektronen ineffizient, weil wenigen solche Elektronen im Raumwinkel ausgestrahlt werden, der durch den Entdecker entgegengesetzt ist, und weil der positiv voreingenommene Entdeckungsbratrost wenig Fähigkeit hat, die höheren Energie-BSE-Elektronen anzuziehen. Gewidmete backscattered Elektronentdecker werden über der Probe in einer "Krapfen"-Typ-Einordnung eingestellt, mit dem Elektronbalken konzentrisch, den Raumwinkel der Sammlung maximierend. BSE-Entdecker sind gewöhnlich entweder scintillator oder Halbleiter-Typen. Wenn alle Teile des Entdeckers verwendet werden, um Elektronen symmetrisch über den Balken zu sammeln, wird Atomnummer-Unähnlichkeit erzeugt. Jedoch wird starke topografische Unähnlichkeit durch das Sammeln von zurückgestreuten Elektronen von einer Seite über dem Muster mit einem asymmetrischen, gerichteten BSE-Entdecker erzeugt; die resultierende Unähnlichkeit erscheint als Beleuchtung der Topografie von dieser Seite. Halbleiter-Entdecker können in radialen Segmenten gemacht werden, die geschaltet werden können in oder den Typ der Unähnlichkeit erzeugt und sein directionality zu kontrollieren.

Elektronen von Backscattered können auch verwendet werden, um eine Elektronrückstreuungsbeugung (EBSD) Image zu bilden, das verwendet werden kann, um die crystallographic Struktur des Musters zu bestimmen.

Analyse der Balken-Einspritzung von Halbleitern

Die Natur der Untersuchung des SEM, energischer Elektronen, macht es hat einzigartig zum Überprüfen der optischen und elektronischen Eigenschaften von Halbleiter-Materialien gepasst. Die energiereichen Elektronen vom SEM Balken werden Anklage-Transportunternehmen in den Halbleiter einspritzen. So verlieren Balken-Elektronen Energie durch die Förderung von Elektronen vom Wertigkeitsband ins Leitungsband, das Zurücklassen von Löchern.

In einem direkten bandgap Material wird die Wiederkombination dieser Elektronloch-Paare auf cathodoluminescence hinauslaufen; wenn die Probe ein inneres elektrisches Feld, solches enthält, das an einem p-n Verbindungspunkt da ist, wird die SEM Balken-Einspritzung von Transportunternehmen Elektronbalken hat Strom veranlasst (EBIC) veranlassen zu fließen.

Cathodoluminescence und EBIC werden Techniken "der Balken-Einspritzung" genannt, und sind sehr starke Untersuchungen des optoelektronischen Verhaltens von Halbleitern insbesondere, um Nanoscale-Eigenschaften und Defekte zu studieren.

Cathodoluminescence

Cathodoluminescence, die Emission des Lichtes, wenn durch energiereiche Elektronen aufgeregte Atome zu ihrem Boden-Staat zurückkehren, ist der UV-induced Fluoreszenz, und einigen Materialien wie Zinksulfid und einigen Leuchtstofffärbemitteln analog, stellen Sie beide Phänomene aus. Cathodoluminescence wird meistens im täglichen Leben als die Lichtemission von der inneren Oberfläche der Kathode-Strahl-Tube in Fernsehern und des Computers CRT Monitore erfahren. Im SEM können Entdecker der KL., entweder das ganze Licht zu sammeln, das durch das Muster ausgestrahlt ist, oder die Wellenlängen analysieren, die durch das Muster ausgestrahlt sind, und ein Emissionsspektrum oder ein Image des Vertriebs von cathodoluminescence zeigen, der durch das Muster in der echten Farbe ausgestrahlt ist.

Röntgenstrahl-Mikroanalyse

Röntgenstrahlen, die durch die Wechselwirkung von Elektronen mit der Probe erzeugt werden, können auch in einem SEM entdeckt werden, der für die Energie-Dispersive Röntgenstrahl-Spektroskopie oder Wellenlänge dispersive Röntgenstrahl-Spektroskopie ausgestattet ist.

Entschlossenheit des SEM

Die Raumentschlossenheit des SEM hängt von der Größe des Elektronpunkts ab, der der Reihe nach sowohl von der Wellenlänge der Elektronen als auch vom elektronoptischen System abhängt, das den Abtaststrahl erzeugt. Die Entschlossenheit wird auch durch die Größe des Wechselwirkungsvolumens oder das Ausmaß beschränkt, in dem das Material mit dem Elektronbalken aufeinander wirkt. Die Punkt-Größe und das Wechselwirkungsvolumen sind beide im Vergleich zu den Entfernungen zwischen Atomen groß, so ist die Entschlossenheit des SEM nicht hoch genug, um individuelle Atome darzustellen, wie in der kürzeren Wellenlänge (d. h. höheren Energie) Übertragungselektronmikroskop (TEM) möglich ist. Der SEM hat das Ausgleichen von Vorteilen aber einschließlich der Fähigkeit, ein verhältnismäßig großes Gebiet des Musters darzustellen; die Fähigkeit, Schüttgüter (nicht nur dünne Filme oder Folien) darzustellen; und die Vielfalt von analytischen Weisen, die verfügbar sind, für die Zusammensetzung und Eigenschaften des Musters zu messen. Abhängig vom Instrument kann die Entschlossenheit irgendwo zwischen weniger als 1 nm und 20 nm fallen. Vor 2009 wird Die höchste SEM Entschlossenheit in der Welt an Energien des hohen Balkens (0.4 nm an 30 kV) mit dem Hitachi S-5500 erhalten. An Energien des niedrigen Balkens wird die beste Entschlossenheit (vor 2009) vom Magellan XHR System von FEI Company (0.9 nm an 1 kV) erreicht.

Umwelt-SEM

Herkömmlicher SEM verlangt, dass Proben unter dem Vakuum dargestellt werden, weil eine Gasatmosphäre schnell ausbreitet und Elektronbalken verdünnt. Demzufolge müssen Proben, die einen bedeutenden Betrag des Dampfs, z.B nasse biologische Proben oder ölhaltiger Felsen erzeugen, entweder ausgetrocknet oder kälteerzeugend eingefroren werden. Prozesse, die mit Phase-Übergängen, wie der Trockner von Bindemitteln oder das Schmelzen von Legierung, flüssigem Transport, chemischen Reaktionen, und festmit der Luftgassystemen verbunden sind, können im Allgemeinen nicht beobachtet werden. Einige Beobachtungen von lebenden Kerbtieren sind jedoch möglich gewesen.

Die erste kommerzielle Entwicklung des Umwelt-SEM (ESEM) gegen Ende der 1980er Jahre

erlaubte Proben, die in gasartigen Unterdruckumgebungen (z.B 1-50 Torr oder 0.1-6.7 kPa) und hohe relative Feuchtigkeit (bis zu 100 %) zu beobachten sind. Das wurde möglich durch die Entwicklung eines Sekundär-Elektronentdeckers gemacht

fähig zum Funktionieren in Gegenwart von Wasserdampf und durch den Gebrauch von Druck beschränkenden Öffnungen mit dem Differenzialpumpen im Pfad des Elektronbalkens, um das Vakuumgebiet (um die Pistole und Linsen) vom Beispielraum zu trennen.

Die ersten kommerziellen ESEMs wurden von ElectroScan Corporation in den USA 1988 erzeugt. ElectroScan wurde von Philips übernommen (wer später ihre Elektronoptik-Abteilung an FEI Company verkauft hat) 1996.

ESEM ist für nichtmetallische und biologische Materialien besonders nützlich, weil der Überzug mit Kohlenstoff oder Gold unnötig ist. Nicht gestrichener Plastics und Elastomers können alltäglich untersucht werden, wie nicht gestrichene biologische Proben kann. Überzug kann schwierig sein umzukehren, kann kleine Eigenschaften auf der Oberfläche der Probe verbergen und kann den Wert der erhaltenen Ergebnisse reduzieren. Röntgenanalyse ist mit einem Überzug eines schweren Metalls schwierig, so werden Kohlenstoff-Überzüge in herkömmlichem SEMs alltäglich verwendet, aber ESEM macht es möglich, Röntgenstrahl-Mikroanalyse auf nicht gestrichene nichtleitende Muster durchzuführen. ESEM kann das bevorzugte für die Elektronmikroskopie von einzigartigen Proben von Strafprozessen oder Zivilklagen sein, wo forensische Analyse eventuell von mehreren verschiedenen Experten wiederholt werden muss.

3D in SEM

Versuchen Sie, diese zu sehen, Minute protestiert dreidimensional (optimiert für die höhere Vergrößerung) ohne spezielle Brillen.]]

3D-Daten können im SEM mit verschiedenen Methoden gemessen werden wie:

• Fotogrammetrie (2 oder 3 Images vom gekippten Muster)
• photometrisches Stereo (Gebrauch von 4 Images vom BSE-Entdecker)
• umgekehrte Rekonstruktion mit elektronmateriellen interaktiven Modellen

Mögliche Anwendungen sind Rauheitsmaß, Maß der fractal Dimension, Korrosionsmaß und Höhe-Schritt-Maß.

Galerie von SEM Images

Der folgende ist Beispiele von genommenen Images mit einem scannenden Elektronmikroskop.

Image:Soybean Zyste-Fadenwurm und Ei SEM.jpg|Coloured SEM Image des Sojabohne-Zyste-Fadenwurmes und Eies. Das künstliche Färben macht das Image leichter für Nichtfachmänner, die Strukturen anzusehen und zu verstehen, und Oberflächen haben in Mikrographen offenbart.

Image:Krilleyekils.jpg|Compound Auge von Antarktischem krill Euphausia superba. Augen von Arthropod sind ein allgemeines Thema in SEM Mikrographen wegen der Tiefe des Fokus, den ein SEM Image gewinnen kann. Farbiges Bild.

File:Antarctic Krill-Ommatidiums jpg|Ommatidia des Antarktischen krill Auges, eine höhere Vergrößerung des Auges des krill. SEMs bedecken eine Reihe von der leichten Mikroskopie bis zur mit einem TEM verfügbaren Vergrößerung. Farbiges Bild.

Image:SEM Blutzelljpg|SEMimage des normalen zirkulierenden menschlichen Bluts. Das ist ein älterer und lauter Mikrograph eines allgemeinen Themas für SEM Mikrographen: rote Blutzellen.

Das Image:HederelloidSEM.jpg|SEM Image eines hederelloid vom Bewohner von Devonshire Michigans (ist größtes Tube-Diameter 0.75 Mm). Der SEM wird umfassend verwendet, um ausführlich berichtete Images von Mikro- und Makrofossilien zu gewinnen.

Image:BSEGlassInclusionSb.jpg|Backscattered Elektron (BSE) Image eines Antimons reiches Gebiet in einem Bruchstück des alten Glases. Museen verwenden SEMs, um wertvolle Kunsterzeugnisse auf eine nichtzerstörende Weise zu studieren.

Image:SEGlassCorrosion.jpg|SEM Image der Korrosionsschicht auf der Oberfläche eines alten Glasbruchstücks; bemerken Sie die laminar Struktur der Korrosionsschicht.

Image:Photoresist SEM Mikrograph. JPG|SEM Image einer photowiderstehen Schicht, die in Halbleiter verwendet ist, der verfertigt, übernommen eine Feldemission SEM. Diese SEMs sind in der Halbleiter-Industrie für ihre hochauflösenden Fähigkeiten wichtig.

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Siehe auch

• AFM untersuchen
• Atomic Force Microscope (AFM)
• Forensische Technik
• Gerichtsmedizin
• Liste von Oberflächenanalyse-Methoden
• SEM-EDX
• Übertragungselektronmikroskopie (TEM)

Links

Allgemeiner

• HowStuffWorks - wie, Elektronmikroskop-Arbeit scannend
• Zeichen auf den SEM-Zeichen, die alle Aspekte des SEM bedecken
• Die Abtastung von Elektronmikroskopie-Grundlagen ein belebter Tutorenkurs darauf, wie SEM arbeitet
• Die Vorbereitung einer Probe für den SEM Vorbereitung eines Nichtleitens unterwirft für den SEM (QuickTime-Film)

Geschichte

• Mikroskopie-Geschichte verbindet sich von der Universität der Alabama Abteilung von Biologischen Wissenschaften
• Geschichte von Environmental Scanning Electron Microscope (ESEM)

Images

• Rippel Elektronmikroskop-Möglichkeit Viele Dutzende von (größtenteils biologischen) SEM Images von der Dartmouth Universität.
• SEM Mikrographen haben sich sorgfältig von täglichen Gegenständen durch Albert Lleal gefärbt.