Применение вакуумного насоса в SEM
Сканирующий электронный микроскоп (сокращенно SEM), называемый сканирующим электронным микроскопом. Это электронный микроскоп, который использует сфокусированный электронный луч для сканирования поверхности образца для получения изображения поверхности образца.
Сканирующий электронный микроскоп (SEM), также известный как анализ SEM или микроскоп SEM, очень эффективен для микроанализа и анализа отказов твердых неорганических материалов. Электронный микроскоп работает с большим увеличением для получения изображений с высоким разрешением и точного измерения очень мелких деталей и объектов.
Принцип работы
Электроны взаимодействуют с атомами в образце, чтобы генерировать различные сигналы, содержащие информацию о топографии поверхности и составе образца. Электронный луч обычно сканируется в растровом шаблоне сканирования, и положение луча комбинируется с обнаруженным сигналом для создания изображения.
Сканирующий электронный микроскоп излучает электронный луч (диаметром около 50 мкм) из электронной пушки, который сводится системой магнитных линз под действием ускоряющего напряжения с образованием электронного пучка диаметром 5 нм, который фокусируется на поверхность образца между вторым конденсором и линзой объектива. Под действием отклоняющей катушки электронный луч сканирует образец в растровой форме, и электроны взаимодействуют с образцом, генерируя сигнальные электроны. Эти сигнальные электроны собираются детектором и преобразуются в фотоны, затем усиливаются усилителем электрического сигнала, а затем отображаются на системе отображения.
Причина использования вакуума в основном основана на следующих двух причинах:
1. Нить накала в электронно-лучевой системе будет быстро окисляться и станет недействительной в обычной атмосфере, поэтому помимо вакуума при использовании SEM также необходимо заполнить всю вакуумную колонну чистым азотом или инертным газом в обычное время. .
2. Чтобы увеличить длину свободного пробега электронов, чтобы больше электронов использовалось для визуализации.
Поскольку электроны движутся в воздухе очень медленно, вакуум электронного микроскопа должен поддерживаться вакуумной системой, в противном случае молекулы в воздухе будут препятствовать испусканию электронного луча и не могут быть отображены.
Два типа вакуумных насосов соединены последовательно для создания вакуума в корпусе электронного микроскопа. Когда электронный микроскоп запускается, роторно-пластинчатый вакуумный насос первой ступени создает низкий вакуум, как предварительный вакуум насоса второй ступени; на второй ступени используется масляный диффузионный насос. Насос создает высокий вакуум.
Как правило, электронный микроскоп состоит из трех частей: системы электропитания, вакуумной системы и системы визуализации. Важные компоненты, такие как электронная пушка, электронно-оптическая система и система анализа изображений электронного микроскопа, все установлены в вакуумной системе, а вакуумный насос является основной частью вакуумной системы. Его функция заключается в эффективном удалении газа из герметичной системы для поддержания вакуума. Обычно в качестве вакуумных насосов для аналитических приборов используются роторные механические насосы, масляные диффузионные насосы и молекулярные турбонасосы.
В качестве предварительного насоса для систем среднего и низкого вакуума или систем среднего и высокого вакуума. В масляном диффузионном насосе используются высокоскоростные струи масляного пара, транспортирующие газ для перекачивания. Предельный вакуум молекулярного турбонасоса может достигать 10-5 Па или выше, и он постепенно отключает масляный диффузионный насос.
Вакуумный насос должен быть тише, чем компьютер машины, а вибрация должна быть как можно меньше, чтобы не влиять на изображение.
Для получения изображений с низким разрешением большинство образцов SEM можно распылять или покрывать углеродом в диапазоне давлений от 1 x 10-1 до 1 x 10-2 мбар. Более высокий вакуум ниже 1 x 10-3 мбар базового давления позволяет распылять окисляющие металлы. Эти металлы имеют меньший размер зерна, что идеально подходит для получения изображений с высоким разрешением. Аналогичным образом, более низкое рассеяние фоновыми газами обеспечивает получение пленок из аморфного углерода высокой чистоты и высокой плотности.
