环境扫描电子显微镜的成像特点

sem成像原理

福建分析测试

１７１９

环境扫描电子显微镜的成像特点

郑春明，周巧琴，蔡传荣

（福州大学中心实验室，福建福州

３５０００２）

摘要环境扫描电子显微镜（ＥｓＥＭ）中所指的环境并非真正意义上的大气环境（７６０Ｔｏｒｒ），与传统扫描电子显微镜（ＳＥＭ）样品室高真空度相比，ＥｓＥＭ样品室的真空度可以很低（约达２０Ｔｏｒｒ）。ＥｓＥＭ是在传统的ｓＥＭ样品室中多一个ＧｓＥＤ探头，因此，它在传统的ＳＥＭ基础上增添了新的功能。其主要的特点是，可以观察含适量水分的样品和非导体材料样品，比如植物的叶片、动物中的昆虫、作物的籽粒口］、含结晶水的固体材料等。关键词环境扫描电镜；气体二次电子探头

ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｉｍａｇｉｎｇｉｎｅｎＶｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｒｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ

ＺｈｅｎｇＣｈｕｎｍｉｎｇ，Ｚｈｏｕ

Ｑｉａｏｑｉｎ，ＣａｉＣｈｕａｎｒｏｎｇ

（ＣｅｎｓｅＩ。ａｔｉｏｒａｔｏｒｐ，ＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｆｕｚｈｏｕ．

Ｆｕｊｉａｎ，

３５０００２）

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅｄｏｅｓｎｏｔ

ｒｅａｌｌｙｍｅａｎｔｈｅａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ．

Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ｔｈｅｖａｃｕｕｍｉｎＥＳＥＭｃｈａｍｂｅｒｉｓｒａｔｈｅｒｌｏｗ（ａｂｏｕｔ２０Ｔｏｒｒ）．

Ｔｈｅｒｅｉｓ

ａ

ｇａｓｅｏｕｓｓｅｃｏｎｄａｒｙ

ｅｌｅｃｔｒｏｎｄｅｔｅｃｔｏｒ（ＧＳＥＤ）ｉｎｔｈｅｃｈａｍｂｅｒ

ｉｎＥＳＥＭ’ｗｈｉｃｈｏｆｆｅｒｓｎｅｗ

ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔ

ｃａｎ

ｂｅｕｓｅｄ。ｔｏｏｂｓｅｒｖｅｔｈｅｍｏｉｓｔｕｒｅｂｅａｒｉｎｇｓｐｅｃｉｍｅｎｓａｎｄｔｈｅｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｓｐｅｃｉｍｅｎｓ．ｓｕｃｈ

ａｓ

ｌｅａＶｅｓ，ｉｎｓｅｃｔｓｇｒａｉｎｓａｎｄｍｏｉｓｔｕｒｅ—ｂｅａｔｉｎｇｓｏｌｉｄｓ．

ＫｅｙｗｏｒｄｓＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａＩｓｏａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；

Ｇａｓｅｏｕｓｓｅｃｏｎｄａｒｙ

ｅＩｅｔｒｏｎｄｅｔｅｃｔｏｒ

传统扫描电子显微镜（ＳＥＭ）配有接收二次电此，人们渴望既能在高真空下又能在低真空下甚至

子的探头（ＥＴ），它的工作原理：ＥＴ探头通过接收

能在大气环境下工作的扫描电子显微镜。二十世纪样品的二次电子，经光电倍增管放大后，信号再输

八十年代，随着真空系统中多重限压狭缝技术开发到前置放大器放大。最后去调制显象管或其它成象成功（即将样品室与柱形导管之间的真空隔开）和

系统（见图１）。但它只能在高真空下工作，因此只

气体二次电子探头的研究成功。美国Ｅｌｅｃｔｒｏ

Ｓｃａｎ

光电倍增管

公司于１９９０年推出第一台商用环境电子显微镜（ＥＳＥＭ）。环境扫描电子显微镜的诞生，把人们引入

了一个全新的形态观察的领域。２

环境扫描电镜的工作原理和特点

２．１工作原理

环境扫描电镜有二个探头（ＥＴ和ＧＳＥＤ），分

别在高真空和低真空下工作。因此，它除了保持传

统扫描电镜功能外。由于增加了ＧＳＥＤ探头，就增加了新的功能。ＧＳＥＤ可以工作在低真空（约达

图ｌ

２０Ｔｏｒｒ）下，它安装在物镜极靴底部，探头上施以能观察不含水分的固体导电样品和通过脱水、喷金数百伏的正电压以吸引由样品激发出的二次电子，

属化等处理后的生物样品。对于含有适量水分的新二次电子在探头电场中被加速并碰撞气体分子使其鲜生物等样品，传统扫描电镜就无法满足要求。因

电离，部分气体电离成正离子和电子（这些电子被

作者简介：郑春明（１９６０一），男，实验师，从事电子显微镜工作。

万　

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