掃描電子顯微鏡原理

剛剛分享了一篇幾張動圖，讓你1分鍾看懂掃描電子顯微鏡的工作原理的文章，想想為什麽不多發一篇關於透視電子顯微鏡的呢？既然能幫到大家，又不需要費什麽力，索性就發出來了，不說了，大家一起看吧！

透射電子顯微鏡（TEM）

透射電鏡是把經加速和聚焦的電子束投射到非常薄的樣件上，電子與樣品中的原子碰撞，而改變方向，從而產生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關，因此，可以形成明暗不同的影像，影像將在放大、聚焦後在成像器件上顯示出來。

TEM工作圖

TEM成像過程

STEM成像不同於平行電子束的TEM，它是利用聚集的電子束在樣品上掃描來完成的，與SEM不同之處在於探測器置於試樣下方，探測器接收透射電子束流或彈性散射電子束流，經放大後在熒光屏上顯示出明場像和暗場像。

STEM分析圖

入射電子束照射試樣表麵發生彈性散射，一部分電子所損失能量值是樣品中某個元素的特征值，由此獲得能量損失譜（EELS），利用EELS可以對薄試樣微區元素組成、化學鍵及電子結構等進行分析。

EELS原理圖

原子力顯微鏡（AFM）

將一個對微弱力極敏感的微懸臂一端固定，另一端有一微小的針尖，由於針尖尖端原子與樣品表麵原子間存在極微弱的作用力，通過在掃描時控製這種力的恒定，帶有針尖的微懸臂將在垂直於樣品的表麵方向起伏運動。測出微懸臂對應於掃描各點的位置變化，從而可以獲得樣品表麵形貌的信息。

AFM原理：針尖與表麵原子相互作用

AFM常用的掃描模式有接觸模式和輕敲模式，接觸模式利用針尖與樣品間原子排斥力產生樣品表麵輪廓；輕敲模式利用原子間的吸引力影響探針振動而獲得樣品表麵輪廓。

接觸模式

輕敲模式

掃描隧道顯微鏡（STM）

隧道電流強度對針尖和樣品之間的距離有著指數依賴關係，根據隧道電流的變化，草莓视频APP黄色软件可以得到樣品表麵微小的起伏變化信息，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麵形貌圖，這就是掃描隧道顯微鏡的工作原理。

探針

隧道電流對針尖與樣品表麵之間的距離極為敏感，距離減小0.1nm，隧道電流就會增加一個數量級。

隧道電流

針尖在樣品表麵掃描時，即使表麵隻有原子尺度的起伏，也將通過隧道電流顯示出來，再利用計算機的測量軟件和數據處理軟件將得到的信息處理成為三維圖像在屏幕上顯示出來。

STM掃描成像圖

單原子操縱：用探針把單個原子從表麵提起而脫離表麵束縛，橫向移動到預定位置，再把原子從探針重新釋放到表麵上，可以獲得原子級別的圖案。

移動原子作圖

本文的動態圖源自於YouTube、Vimeo公開視頻，由化學先行者整理編輯。希望能對你有幫助。如果你想預約使用儀器設備的朋友請點擊：透視電子顯微鏡