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重磅來襲∣三個視頻秒懂SEM/TEM/STM工作原理

來源：測試狗時間：2020-05-02 15:20:11 瀏覽：9463次

本文由測試狗原創

掃描電子顯微鏡（Scanning Electronic Microscopy, SEM）是介于透射電鏡和光學顯微鏡之間的一種微觀性貌觀察手段，可直接利用樣品表面材料的物質性能進行微觀成像。當一束高能的入射電子轟擊物質表面時，被激發的區域將產生二次電子、俄歇電子、特征x射線和連續譜X射線、背散射電子、透射電子，SEM主要使用二次電子（形貌襯度）觀察形貌，使用背散射電子（成分襯度）來區分不用元素，也可成像，原子序數越大，背散射電子越多，在SEM圖像中就會越亮。

透射電子顯微鏡（Transmission Electron Microscope，TEM）是利用高能電子束充當照明光源而進行放大成像的大型顯微分析設備。透射電鏡和光學顯微鏡的各透鏡位置及光路圖基本一致，都是光源經過聚光鏡會聚之后照到樣品，光束透過樣品后進入物鏡，由物鏡會聚成像，之后物鏡所成的一次放大象在光鏡中再由物鏡二次放大后進入觀察者的眼睛，而在電鏡中則是由中間鏡和投影鏡再進行兩次接力放大后最終在熒光屏上形成投影供觀察者觀察。電鏡物鏡成像光路圖也和光學凸透鏡放大光路圖一致。入射電子束照射并透過樣品后，樣品上的每一個點由于對電子的散射變成一個個新的點光源，并向不同方向散射電子。透過樣品的電子束由物鏡會聚，方向相同的光束在物鏡后焦平面上會聚與一點，這些點就是電子衍射花樣，而在物鏡像平面上樣品中同一物點發出的光被重新匯聚到一起，呈一次放大相。

掃描隧道電子顯微鏡(scanning tunneling microscope，STM)是一種利用量子理論中的隧道效應探測物質表面結構的儀器，利用電子在原子間的量子隧穿效應，將物質表面原子的排列狀態轉換為圖像信息的。在量子隧穿效應中，原子間距離與隧穿電流關系相應。通過移動著的探針與物質表面的相互作用，表面與針尖間的隧穿電流反饋出表面某個原子間電子的躍遷，由此可以確定出物質表面的單一原子及它們的排列狀態。隧道電流強度對針尖和樣品之間的距離有著指數依賴關系，當距離減小0.1nm，隧道電流即增加約一個數量級。因此，根據隧道電流的變化，可得到樣品表面微小的高低起伏變化的信息，如果同時對x-y方向進行掃描，就可以直接得到三維的樣品表面形貌圖。