FEI Quanta 450 환경주사전자현미경의 작동 원리 사본을 나에게 보낼 수 있는 사람은 누구입니까? 급하게 필요해요 감사합니다!

전통적인 주사전자현미경(SEM)에는 2차 전자를 받는 탐침(ET)이 장착되어 있습니다. 작동 원리는 ET 탐침이 시료로부터 2차 전자를 받고, 광전자 증배관을 통해 증폭된 후, 신호는 프리앰프로 출력됩니다. 마지막으로, 브라운관 또는 기타 이미징 시스템을 변조합니다(그림 1 참조). 그러나 이는 고진공에서만 작동할 수 있으므로 그림 1의 광전자 증배관만 탈수, 분무 금속화 등으로 처리된 고체 전도성 샘플을 관찰할 수 있습니다. . 적당한 양의 수분을 함유한 신선한 유기체와 같은 샘플의 경우 기존의 주사 ​​전자 현미경은 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 따라서 사람들은 고진공과 저진공, 심지어 대기 환경에서도 작동할 수 있는 주사전자현미경에 열광하고 있습니다. 1980년대에는 진공 시스템에서 다중 압력 제한 슬릿 기술(즉, 샘플 챔버와 원통형 도관 사이의 진공을 격리)의 성공적인 개발과 가스 2차 전자 프로브의 성공적인 연구가 이루어졌습니다. 미국 E1ectro Scan 회사는 1990년에 최초의 상업용 환경 전자 현미경(ESEM)을 출시했습니다. 환경주사전자현미경의 탄생은 사람들에게 형태학적 관찰이라는 새로운 분야를 소개했습니다.

2 환경주사전자현미경의 작동 원리와 특성

2.1 작동 원리

환경주사전자현미경에는 각각 2개의 프로브(ET 및 GSED)가 있습니다. 높고 낮은 진공 상태에서. 따라서 기존 SEM의 기능을 유지합니다. GSED 프로브가 추가되면서 새로운 기능이 추가되었습니다. GSED는 저진공(약 20Torr)에서 작동할 수 있으며, 대물렌즈 극편 하단에 설치되어 시료에 의해 여기된 2차 전자를 끌어당기도록 프로브에 수백 볼트를 인가합니다. 프로브의 전기장에서 가스 분자를 가속하고 충돌시켜 이온화하고, 가스의 일부가 양이온과 전자로 이온화됩니다(이러한 전자를 가스 2차 전자라고 함). 이러한 가속-이온화 과정이 계속 반복됩니다. 초기 2차 전자 신호를 연속 비례 시리즈로 증폭하면 GSED 프로브는 이러한 신호를 수신하여 전자 증폭기로 직접 전송하여 영상관 또는 기타 이미징 시스템을 변조하는 전기 신호로 증폭합니다(그림 2 참조). >

2.2 작동 특성

(1) GSED 프로브는 고전압 구성 요소를 포함하지 않으며 저진공 다중 가스 환경에서 작동할 수 있으므로 적절한 양의 생물학적 시료를 관찰할 수 있습니다. 수분(2) 신호의 초기 증폭은 이온화된 가스 분자에 의해 수행되며 광전 증폭이 더 이상 필요하지 않습니다. GSED 프로브는 더 이상 빛과 열에 민감하지 않으므로 발광 물질을 관찰하고 뜨거운 물질을 사용할 수 있습니다. (3) 절연 샘플의 표면에 전하가 침착되면 형성된 전기장은 이온화된 가스의 양이온을 끌어당겨 중화됩니다. 따라서 비전도성 샘플의 표면은 더 이상 금속화 스프레이 처리를 거치지 않으므로 샘플 표면의 세부 사항을 더 잘 관찰할 수 있으며 샘플 처리의 중간 단계도 절약됩니다. (4) GSED 프로브가 다음 사항을 보완합니다. ET 프로브의 단점인 환경 주사 전자 현미경의 적용 범위가 크게 확대되었습니다. 샘플 챔버에 있는 적절한 양의 가스는 작동 성능에 영향을 미치지 않을 뿐만 아니라 가스가 이온화되기 쉬울수록 프로브의 바이어스 전압을 변경하여 이득을 조정할 수 있습니다. 다른 가스에 적응하십시오. 수증기는 얻기 쉽고, 무독성이며, 쉽게 이온화되고, 이미징 성능이 좋기 때문에 회원들 사이에서 흔히 사용되는 가스가 되었습니다. 그러나 GSED는 대물 렌즈 폴 피스 아래에 있고 샘플을 향하기 때문에 방출된 전자는 높은 에너지를 가지며 GSED 프로브를 향해 직접 발사될 수 있습니다. 따라서 이미지 배경이 더 깊어지고 이는 대비에 어느 정도 영향을 미칩니다. 이미지.

3 환경주사전자현미경의 응용

환경주사전자현미경은 기존의 주사전자현미경의 모든 기능을 갖추고 있을 뿐만 아니라, 일정량의 시료와 부도체도 관찰할 수 있다. 낮은 진공 상태에서의 수분. 특히 생물학적 시료의 관찰에서는 시료가 원래의 미세한 형태를 유지할 수 있도록 탈수, 금속 분사 등의 중간 시료 준비 단계를 생략하는데, 이는 생물학적 현미경 형태를 관찰하고 연구하는 데 매우 중요한 단계입니다. 전통적인 주사전자현미경에서는 탈수 및 기타 처리 없이는 동물 및 식물 샘플을 관찰할 수 없습니다. 동식물 샘플이 탈수 및 기타 처리를 거친 후에는 샘플의 미세한 형태가 필연적으로 변경되며 이는 불가피하며 유기체의 미세한 형태에 대한 사람들의 이해에 영향을 미칩니다. 그러나 환경주사전자현미경에서 동식물 시료는 탈수 및 기타 처리가 필요하지 않으므로 시료의 변형이 적거나 전혀 없으므로 시료의 미세한 형태를 보다 정확하게 반영합니다.

환경주사전자현미경은 저진공 하에서 특정 강도와 낮은 수분 함량을 지닌 시료를 관찰하는 데 적합합니다. 예를 들어, 식물의 잎, 동물의 곤충, 농작물의 곡물, 수정수를 함유한 고체 물질 등이 있습니다. 환경 주사 전자 현미경 실험 기술 조건에 대한 지속적인 탐색 및 개선으로 생물 의학, 임업, 재료, 화학 산업, 석유 지질학, 건축 자재, 식품 및 경공업과 같은 연구 분야에서 점점 더 널리 사용될 것입니다.

그림 3과 4는 저진공 상태에서 섬유 부도체 샘플의 이미지를 보여줍니다. 진공도 5.2Torr, 가속전압 15kV, 배율 1000배, 4000배에서 비전도성 재료 섬유 샘플의 이미지가 선명하고 샘플 표면에 방전 현상이 없습니다. 고진공에서는 이미지 방전이 매우 심각하여 코끼리가 형성될 수 없습니다.

그림 5는 저진공 상태의 머리카락 이미지를 보여줍니다. 2.5 Torr의 진공도, 20 kV의 가속 전압, 500배의 배율에서 샘플은 아무런 처리가 필요하지 않으며 이미지가 매우 선명하고 머리카락의 물고기 비늘의 세부 사항이 매우 명확합니다.

그림 6은 낮은 진공 상태에서 습도가 높은 콘크리트의 이미지를 보여줍니다. 진공도 0.4Torr, 가속전압 20kV, 배율 1480배에서 콘크리트 입자가 투명하고 방전이 발생하지 않습니다.

환경주사전자현미경의 가장 큰 특징은 적정량의 수분을 함유한 신선한 생물 및 동물 시료를 관찰한다는 점이다. 이 분야에 대한 많은 응용 작업이 다른 실험실에서 수행되었으며 관련 저널에서는 이 분야에 대한 많은 기사를 발표했습니다.

4 실험 과정의 몇 가지 문제에 대한 이해

환경주사전자현미경을 사용하면 수분이 함유된 샘플을 관찰할 수 있지만, 각 샘플의 좋은 이미지를 생성하는 것은 여전히 ​​상대적으로 어렵습니다. 특히 낮은 진공 상태에서 좋은 이미지를 생성하려면 더 많은 경험을 탐색하고 축적하는 데 시간이 걸립니다. ESEM의 작동 원리에 대한 올바른 이해를 바탕으로 ESEM을 사용하여 신선한 생물학적 시료 및 기타 수분 함유 시료를 관찰할 때 몇 가지 운영 기술 필수 사항을 숙지하는 것이 매우 필요합니다. 예:

(1) 환경주사전자현미경의 저진공은 실제 대기압이 아니기 때문에 관찰 시간이 너무 길면 시료의 수분 증발 문제가 여전히 존재합니다. 시료는 수분 증발로 인해 필연적으로 변형될 수 있으므로 가능한 한 빨리 작업을 관찰하고 기록하십시오.

(2) ESEM 시료 스테이지는 한 번에 여러 개의 시료를 담을 수 있지만 수분이 함유된 생체 시료나 진공 상태에서 쉽게 변형되는 시료를 관찰할 때는 한 번에 하나의 시료를 로드하는 것이 좋습니다.

(3) 저진공에서 작업할 때는 Peltier 저온 스테이지를 연결해야 합니다. 저온 스테이지의 온도와 샘플 챔버 압력 설정이 매우 중요합니다. 시료의 신선도를 유지하고 시료의 생활상태를 유지하기 위해서는 시료에 함유된 유리수(free water)가 임계상태, 즉 수분이 증발하거나 응축되지 않도록 온도와 압력을 설정해야 한다. , 다양한 생물학적 시료의 온도 및 압력 조건이 다릅니다. 예, 이를 위해서는 실제로 탐색과 경험 축적이 필요합니다.

(4) 저진공에서 작업할 때 샘플의 최적 작업 거리를 탐색하는 데 주의를 기울이십시오. 작동 거리가 너무 멀면 신호 수신 효과가 떨어지며, 거리가 너무 가까우면 공기 흐름도 신호 수신 효과에 영향을 미칩니다.

(5) 저진공에서 관찰할 때 일반적으로 시료가 높고 대물렌즈의 폴피스가 서로 가깝기 때문에 시료 표면 사이의 높이 차이가 있어야 합니다. 특히 큰 샘플의 경우 대물 렌즈 극 부분이 움직이는 동안 닿지 않도록 너무 크지 마십시오.