SEM の原理は何ですか?

走査型電子顕微鏡 (SEM) は、 高エネルギー電子の集束ビームを使用してサンプルの表面を調べ、高解像度の詳細な画像を生成するという原理に基づいています。

電子源: SEM は、通常は加熱されたタングステンフィラメントまたは電界放出銃などの電子源を使用して電子ビームを生成します。

電子ビーム生成: 電子源から放出された電子は電界によって高エネルギーに加速されます。電子は電磁レンズを使用して細いビームに集束されます。

サンプルとの相互作用: 一次電子ビームはサンプルの表面に向けられます。ビームがサンプルと相互作用すると、散乱、吸収、二次電子の放出など、いくつかの種類の相互作用が発生します。

散乱: 一次電子は、サンプル内の原子と相互作用しながら、弾性散乱または非弾性散乱を受ける可能性があります。弾性散乱は電子ビームの方向の変化をもたらし、非弾性散乱はサンプルの原子との相互作用によりエネルギー損失をもたらします。

二次電子放出: 一次電子の一部は非弾性散乱によりサンプルの表面から二次電子を放出します。これらの二次電子はサンプルの地形や組成に関する情報を持っています。

信号検出: 放出された二次電子は、後方散乱電子や特性 X 線放出などの他の信号とともに、さまざまな検出器を使用して検出されます。SEM で一般的な検出器には、二次電子用の Everhart-Thornley 検出器や、サンプルによって生成された後方散乱電子または X 線用の検出器などがあります。

画像形成: 検出された信号は増幅され、処理されて画像が形成されます。信号強度は通常、グレースケールまたは擬似カラー表現に変換され、表面の特徴や詳細を視覚化できます。

スキャン: 完全な画像を生成するために、電子ビームはサンプルの表面をラスター パターンで体系的にスキャンされます。各ポイントで検出された信号の強度が記録され、高解像度の画像を構築できます。

画像の表示と分析: 再構成された最終的な画像は、モニターに表示されるか、またはさらに分析するために記録されます。SEM 画像を使用して、さまざまな材料の微細構造、形態、元素組成、および表面特性を調べることができます。

簡単に言うと、走査型電子顕微鏡は、集束した高エネルギー電子ビームとサンプルの相互作用を利用して詳細な画像を生成します。サンプルから放出される信号を分析することで、SEM はサンプルの表面地形、形態、組成に関する貴重な情報を高解像度で提供します。研究、品質管理、材料特性評価など、さまざまな科学および産業用途で広く使用されています。

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