扫描透射电子显微镜电子束电流变大扫描电子显微镜和透射电子显微镜的效果有什么不同？

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2019-11-24 07:24:12 来源：朵拉利品网

1, 扫描电子显微镜和透射电子显微镜的效果有什么不同？

1.透射电子显微镜 1932年Ruska发明了以电子束为光源的透射电子显微镜（transmission electron microscope,TEM），电子束的波长要比可见光和紫外光短得多，并且电子束的波长与发射电子束的电压平方根成反比，也就是说电压越高波长越短。目前TEM的分辨力可达0.2nm。透射电子显微镜与光学显微镜的成像原理基本一样，所不同的是前者用电子束作光源，用电磁场作透镜。另外，由于电子束的穿透力很弱，因此用于电镜的标本须制成厚度约50nm左右的超薄切片。这种切片需要用超薄切片机（ultramicrotome）制作。电子显微镜的放大倍数最高可达近百万倍、由电子照明系统、电磁透镜成像系统、真空系统、记录系统、电源系统等5部分构成。
2.扫描电子显微镜
扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）于20世纪60年代问世，用来观察标本的表面结构。其工作原理是用一束极细的电子束扫描样品，在样品表面激发出次级电子，次级电子的多少与电子束入射角有关，也就是说与样品的表面结构有关，次级电子由探测体收集，并在那里被闪烁器转变为光信号，再经光电倍增管和放大器转变为电信号来控制荧光屏上电子束的强度，显示出与电子束同步的扫描图像。图像为立体形象，反映了标本的表面结构。为了使标本表面发射出次级电子，标本在固定、脱水后，要喷涂上一层重金属微粒，重金属在电子束的轰击下发出次级电子信号。
目前扫描电镜的分辨力为6~10nm，人眼能够区别荧光屏上两个相距0.2mm的光点，则扫描电镜的最大有效放大倍率为0.2mm/10nm=20000X。‍

2, 关于场发射扫描电子显微镜的问题

电子显微镜属于高能物理范畴仪器，高能电子与物质原子相互作用，发生散射。其中非弹性散射将高能电子的部分或全部能量被物质原子吸收，物质被电离，在电离复合的过程中，能量以其他形式，如X射线发射出去。其中穿透力最强的是X射线。X射线在穿透其他物质时，可以引起其他物质电离，所以对于人体来讲，X射线是有害的。
一般扫描电镜电子枪最高加速电压30千伏，很多情况下使用和过去的CRT电视（一般20千伏）电子枪能量相当。而可能激发的X射线最高能量不超过30Kev. 而30kev能量X射线，在铁中的最大穿透深度不超过1mm。
一般从电子枪到样品室，都是真空环境，也算是有金属防护，最大危害的电离辐射都能屏蔽掉。
而诸如磁透镜的电磁场，分布非常集中，很难扩散到镜筒外部。
对于场发射扫描电镜来说，使用超级强电场实现电子枪阴极材料发射电子的势垒极度降低，以至于产生隧道电流，从而大幅度提高电子发射效率。这个超级强电场可高达 10亿伏/米。按照常规宏观来理解，这是不可思议的电场强度，据说闪电可达到。这要在宏观上发生，那个破坏威力相当的大，甚至没有物质可以绝缘。
幸运的是，在场发射扫描电镜中，这个超级强电场只发生在曲率半径只有几十纳米的阴极表面。而随着距离的增加，电场强度急剧下降，距离阴极表面1mm的地方，电场已经下降到几个伏特。这几个伏特，就是实现场发射的根本动力。
由此类似方法，还制作了扫描隧道显微镜。
场发射显示器正在发展中，超级节能。

名词解释

电子束

电子经过汇集成束。具有高能量密度。它是利用电子枪中阴极所产生的电子在阴阳极间的高压（25-300kV）加速电场作用下被加速至很高的速度（0.3-0.7倍光速），经透镜会聚作用后，形成密集的高速电子流。

电子显微镜

电子显微镜，简称电镜，英文名Electron Microscope（简称EM），经过五十多年的发展已成为现代科学技术中不可缺少的重要工具。电子显微镜由镜筒、真空装置和电源柜三部分组成。电子显微镜技术的应用是建立在光学显微镜的基础之上的，光学显微镜的分辨率为0.2μm，透射电子显微镜的分辨率为0.2nm，也就是说透射电子显微镜在光学显微镜的基础上放大了1000倍。