扫描电镜基本原理及应用

扫描电镜的结构和基本成像原理

1. 原理：点扫描
2. 结构：由电子枪、成像系统(聚光镜、扫描单元、物镜)构成。相比透射电镜，其相关结构到物镜就结束，多了扫描单元
   1. 扫描单元：放大倍数由扫描范围决定，可随意调整；扫描方向可调整，把样品调正
   2. 物镜：分辨率与束斑尺寸有关系，束斑尺寸越小，分辨率越高注：离子束可对样品成像位置进行加工切割，需要调整到正焦点注：焦深大时，孔径小注：聚焦的调节要在高倍的情况下调节，在低倍拍照的时候会更加清晰，但透镜是在哪个倍数下成像哪个倍数调焦。
3. 激发信号：背散射电子(核散射能量高，成像距离深，分辨率较低【3nm左右】，因为其覆盖范围大——对元素敏感，重元素亮，但习惯做反色处理)和二次电子(分辨率高【1nm以内】，但能量有损失，因此能量低——对成分不敏感，对形状敏感)注：容易偏转到探测器的亮，反之暗；镜筒内探测器的分辨率更高
4. 影响分辨率的因素：电子束通过光阑调节，用浅层信号(用低电压可变浅)的原因是为了记录二次电子。

样品的制备方法

1. 样品要求：不导电会导致电荷的积累
2. 样品制备操作：注：脱水后无填充步骤，可通过临界点干燥，用二氧化碳置换乙醇，通过加压时二氧化碳排出。注：通常用金或者碳来镀膜。
3. Cryo-SEM：(1)不失真观察样品——固定时通过样品快速冷冻。(2)通过低温断裂从样品得到更多信息；断裂后进行升华蚀刻显示样品内在更多信息

体电子显微学(反映三维结构)

1. 三维结构成像的方法：
   1. 超薄切片的透射成像——连续收片较难(如会受到褶皱等因素的影响)
   2. SEM：C相较于A(离子束切割效率低，但分辨率高【10nm】)、B样品(钻石刀切割效率高，但分辨率相对较低)可以存储
      1. FIB-SEM(离子束)：可以刻蚀或沉积(沉积白金做保护层)、成像——半导体领域注：边切割边成像(切一层成像)
      2. ALTUM-SEM:通过收集带对树脂包埋样品的连续超薄切片进行自动化收集，然后将切片带转移至扫描电镜，再对获得的系列电子显微图像进行高分辨率的大尺度三维重构。它的独特优势在于：①样品可保存；②可在不同分辨率下重复成像；③可实现多台SEM并行成像，提高通量；④研究尺度最大（毫米级）；⑤便于开展大尺度光电关联技术。