提起电子显微镜,大多数人都认为高不可攀,深奥莫测,其实不然,自制一台简易扫描电子显微镜并非难事,笔者十年前曾经制作过一台,下面给打大家详细介绍一下。
扫描电子显微镜的工作原理与黑白工业电视非常相似,显示部分与黑白工业电视可以说是完全相同,只不过显像管用的是长余辉的,扫描电路是慢扫描的,再把屏幕转九十度观看而已;摄像部分的区别略大一些,它是把闪烁体上的图像用光电倍增管转换成电信号,而不是用CCD或者CMOS等传感器直接转换成电信号。闪烁体(相当于摄像管)上的图像是二次电子所激发产生的,这个图像面积很小,和电子曙在样品上扫描的面积相同,这个小面积上的图像将显示在整个显像管屏幕上。如果图像面积为1.8×140=25200平方毫米,那么放大倍数便为一万倍,见图1。业余爱好者制作一台简易的,用来观察集成电路芯片,各种金属、花粉以及死掉的昆虫等,十分有趣;只不过真空部分繁(烦)一些,必要时还得找个帮手。
电子成像是在镜筒里完成的。镜筒上部是电子枪,顶端有一条V字形灯丝(即阴极)是用0.12mm钨丝做成的,通入10~30KV的负高压。第二层是栅极,它像一个漏斗,用镍做成,中心有一个2毫米的小圆孔能让电子束穿过,加速极,也是一个中央有孔的圆镍片,四周与镜筒密合(接地)。镜筒中部有第一和第二聚光镜线圈、行场偏转线圈以及物镜线圈。镜筒最底下是样品台,它有机械手,可以调节样品台上下左右与倾角。电子束打在样品上便会产生第二子电子,二次电子又再打到闪烁晶体(碘化钠)上就发出荧光,很弱的荧光要由光电倍增管放大才能变成电信号。闪烁晶体和光电倍增管杯水平地安装在镜筒侧面,与镜筒垂直。请参看图2左边。镜筒内要保证约5×10-6左右的真空,故所用的真空系统至少也要扩散泵才行。
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