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掃描電子顯微鏡的環(huán)境掃描模式(ESEM)是什么

日期:2024-08-08

環(huán)境掃描電子顯微鏡(Environmental Scanning Electron Microscope, ESEM)是一種特殊類型的掃描電子顯微鏡,它允許在較高壓力的環(huán)境中進(jìn)行成像,而不是傳統(tǒng)SEM中的高真空環(huán)境。ESEM的這種能力使其能夠成像濕潤(rùn)、非導(dǎo)電或易揮發(fā)的樣品,這在傳統(tǒng)SEM中是困難甚至不可能實(shí)現(xiàn)的。

ESEM 的主要特征和工作原理

環(huán)境控制:

ESEM 能夠在樣品室中保持一定的氣體壓力,通常為幾百到幾千帕斯卡(Pa)。這允許樣品在接近自然狀態(tài)下進(jìn)行成像,例如濕潤(rùn)的生物樣品、液體或易揮發(fā)的材料。

氣體輔助探測(cè):

ESEM 中的樣品室通常充有惰性氣體(如水蒸氣或氮?dú)猓?,這些氣體幫助中和樣品表面積聚的電荷,從而避免了在傳統(tǒng)SEM中常見的充電效應(yīng)。這使得ESEM可以對(duì)非導(dǎo)電樣品進(jìn)行直接成像而無需額外的導(dǎo)電涂層處理。

濕樣品成像:

由于可以在樣品周圍保持一定的水蒸氣壓力,ESEM 可以成像濕潤(rùn)樣品,如生物組織、植物材料或其他需要保持水分的樣品。ESEM 能夠調(diào)節(jié)樣品室內(nèi)的溫度和濕度,以控制樣品的水分含量,這對(duì)于觀察樣品在干燥或濕潤(rùn)狀態(tài)下的變化非常有用。

氣體電子探測(cè)器(Gaseous Secondary Electron Detector, GSED):

ESEM 使用特定的探測(cè)器(如 GSED),能夠在低真空或環(huán)境氣壓下有效地收集二次電子。這種探測(cè)器設(shè)計(jì)考慮了氣體與電子之間的相互作用,在一定氣壓下依然可以獲得高質(zhì)量的圖像。

ESEM 的應(yīng)用領(lǐng)域

生物醫(yī)學(xué)研究:

ESEM 非常適合觀察活體組織、細(xì)胞、植物葉片等濕潤(rùn)或敏感的生物樣品,而不需要對(duì)樣品進(jìn)行干燥處理。

材料科學(xué):

ESEM 可以觀察吸濕性材料、聚合物、凝膠等在不同濕度條件下的行為,或者成像表面會(huì)發(fā)生揮發(fā)或變質(zhì)的樣品。

食品科學(xué):

食品樣品如水果、蔬菜、乳制品等可以在接近自然狀態(tài)下進(jìn)行成像,幫助研究它們的微觀結(jié)構(gòu)和變化。

考古與地質(zhì):

ESEM 可用于研究古代文物或地質(zhì)樣品中的水分含量或其他揮發(fā)性成分,而不會(huì)破壞樣品。

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作者:澤攸科技


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