스캔 전자현미경, 줄여서 스캔글라스, 영어 이름 Scanning Electron Microscope, 약어 SEM 은 고에너지 전자빔을 이용하여 고체 샘플 표면을 스캔하여 2 차 전자, 후방 산란 전자, X 선 등 물리적 신호를 발생시켜
전자 광학 시스템, 신호 감지 및 확대 시스템, 스캔 시스템, 이미지 표시 및 기록 시스템, 진공 시스템, 전원 시스템 등 6 개 부분으로 구성된 스캔 전자 현미경 (그림 5-1). 전자총에 의해 방출되고, 전자기 렌즈를 통해 수렴되는 전자빔은 스캐닝 코일에 의해 제어되어 고체 샘플 표면에서 래스터식 스캔을 하여 샘플 중 몇 미크론 깊이 범위 내에 입사한다. (윌리엄 셰익스피어, 템플릿, 전자총, 전자총, 전자총, 전자총, 전자총) 이 고에너지 전자들은 샘플의 원자와 상호 작용하여 샘플 안에 2 차 전자, 후방 산란전자, X 선 등의 물리적 신호를 발생시킨다.
입사전자의 작용으로 고체 샘플에서 방출되는 에너지는 50e V 미만의 전자를 2 차 전자 (Secondary Electron, 종종 약어 SE 로 표시됨) 라고 합니다. 대부분의 2 차 전자의 에너지는 3 ~ 5e v 사이입니다. 배산전자 (Backscattered Electron, 종종 약어로 BE 로 표시됨) 는 고체 샘플 원자에 의해 반사되는 입사전자이므로 반사전자 (reflected electron, 등반사전자라고 하지 않음) 라고도 하며, 그 에너지는 입사전자의 에너지와 같거나 거의 같다.
그림 5-1 스캔 전자 현미경의 구조 (전원 시스템 표시 안 함)
스캔 전자 현미경의 영상은 CCTV 의 영상과 유사합니다. 샘플에서 발생하는 2 차 전자, 후방 산란 전자 등의 물리적 신호는 각각 탐지기에 의해 점별로 수집되어 순차적으로 처리되어 음극선관으로 전달되는 게이트의 밝기를 조절하여 샘플의 이미지를 표시할 수 있습니다. 스캔글라스 렌즈 배럴의 전자빔은 샘플 표면의 스캔과 음극선관의 전자빔이 이미징 평면에 있는 스캔과 동기화됩니다. 따라서 음극선관의 이미지와 샘플의 실물은 점별로 한 줄씩 대응한다. 샘플 표면의 각 부위의 형태, 성분, 구조 등의 차이로 인해 발생하는 2 차 전자, 후방 산란 전자의 수가 달라져 음극선관에 샘플 표면의 특징을 반영하는 명암이 다른 이미지가 형성된다. 따라서 스캔글라스의 이미지는 컬러 이미지가 아닌 라이닝 이미지입니다. 초기 스캔글라스 이미지는 아날로그 이미지로 사진 필름으로 기록되었습니다. 최근 몇 년 동안 이미지는 모두 디지털화되어 컴퓨터에 의해 저장되고 표시될 수 있다.
2 차 전자 에너지가 낮기 때문에 표면으로부터 10nm 이상 떨어진 샘플 내부에서 생성된 2 차 전자는 거의 모두 인접한 원자에 흡수되어 빠져나갈 수 없어 검출기에서 감지됐다. 따라서 2 차 전자상이 반영한 정보는 완전히 샘플 표면의 특징이며 스캔글라스에서 가장 많이 사용되는 이미지입니다 (그림 5-2).
스캔글라스 이미지는 ① 확대 범위가 넓어 유효 확대율이 수십 배에서 10 만 배 사이일 수 있으며 기본적으로 돋보기, 광현미경, 투과전경의 확대 범위를 요약한다는 특징이 있다. ② 높은 해상도, 큰 필드 깊이, 입체감. 2 차 전자 이미지의 해상도는 이미 3nm 에 달하며 광학 현미경보다 약 5 개 정도 높다. 동일한 확대율에서 스캔글라스 이미지의 필드 깊이는 광학 현미경의 필드 깊이보다 10 ~ 100 배 더 큽니다.
그림 5-2 딸기 황철광의 스캔전자 이미지
스캔글라스의 샘플에 대한 기본 요구 사항은 ① 샘플이 건조하고 깨끗한 고체여야 하며 고에너지 전자빔의 폭격 아래 변형되지 않고 변질되지 않으며 진공의 압력을 견딜 수 있어야 한다는 것이다. ② 샘플은 반드시 전기를 전도해야 한다. 비전도성 샘플은 표면에 전도막을 한 층 뿌릴 수 있다. 최근 몇 년 동안 일부 비전도적인 샘플은 수백 볼트의 낮은 가속 전압에서도 관찰할 수 있다. 따라서 광판, 유리가 없는 얇은 조각, 단면 등은 스캔글라스에서 관찰할 수 있습니다. 샘플의 크기에 대한 엄격한 요구 사항도 없습니다. 관찰 면적은 약 1cm2 이고 샘플 높이는 1cm 보다 작습니다.
최근 몇 년 동안 대부분의 스캔글라스에는 X-레이 스펙트럼이 장착되어 있으며, 때로는 전자 후방 산란 회절 부품도 장착할 수 있으며, 이미지를 관찰하면서 제자리에서 마이크로영역의 성분과 구조 분석을 할 수 있습니다. 자세한 내용은 이 장의 3 절과 4 절의 관련 부분을 참조하십시오.