超高分辨場發(fā)射掃描電鏡是一種重要的顯微鏡技術(shù)，用于觀察物質(zhì)的表面形貌和表征納米結(jié)構(gòu)。其工作原理涉及電子光學(xué)、電子源和探測器等多個(gè)方面。
超高分辨場發(fā)射掃描電鏡的工作原理如下：
1、電子源發(fā)射：使用熱陰極或場發(fā)射陰極作為電子源。通過加熱熱陰極或在場發(fā)射陰極上施加高電壓，使得電子從陰極表面解離出來并形成電子束。
2、電子光學(xué)：電子束經(jīng)過一系列的電子透鏡系統(tǒng)進(jìn)行聚焦和控制。主要包括透鏡組合、孔徑調(diào)制器和掃描線圈。透鏡組合用于聚焦和調(diào)節(jié)電子束的形狀和大小。孔徑調(diào)制器控制透射電子的數(shù)量和角度，以提高圖像的深度和分辨率。掃描線圈負(fù)責(zé)將電子束掃描在樣品表面上。
3、樣品交互作用：電子束與樣品表面相互作用。這包括散射、吸收和二次電子發(fā)射等過程。散射是指電子束與樣品的原子和分子發(fā)生相互作用，導(dǎo)致電子的偏轉(zhuǎn)。吸收是指部分電子被樣品吸收，減弱電子束的強(qiáng)度。二次電子發(fā)射是指當(dāng)電子束擊中樣品表面時(shí)，會(huì)激發(fā)出來自樣品表面的二次電子。
4、探測器：還配備了各種探測器，用于檢測并記錄電子與樣品交互作用的信號(hào)。最常見的探測器包括二次電子探測器和反射電子探測器。二次電子探測器用于獲取物體表面形貌信息，而反射電子探測器則用于獲得樣品的晶體結(jié)構(gòu)和成分信息。
5、數(shù)據(jù)處理和圖像生成：通過對(duì)探測器產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行放大、整理和數(shù)字化處理，可以生成高質(zhì)量的圖像。這些圖像可以顯示樣品的表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)和元素組成等信息。
總體來說，超高分辨場發(fā)射掃描電鏡利用電子源產(chǎn)生高能電子束，并通過電子光學(xué)系統(tǒng)聚焦和掃描電子束在樣品表面上。然后，通過與樣品交互作用以及使用適當(dāng)?shù)奶綔y器，可以獲得高分辨率的圖像，揭示樣品表面的微觀結(jié)構(gòu)和特征。這使得其在材料科學(xué)、納米技術(shù)、生物學(xué)等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。
