由于电子在空气中行进的速度很慢,所以必须由真空系统保持电镜的真空度,否则,空气中的分子会阻挠电子束的发射而不能成像。用两种类型的真空泵串连起来获得电子显微镜镜筒中的真空,当电子显微镜启动时,第一级旋转式真空泵(rotarypump)获得低真空,作为二级泵的预真空;第二级采用油扩散泵(oildiffusionpump)获得高真空。
扫描电镜使用高能电子束对物体进行扫描成像,为了保证成像分辨率,需要把电子束像光束一样准直和聚焦。而如果不是真空或者真空度不够的话,高能的电子束撞在空气分子上被吸收或散射,准直性被破坏掉,没有办法成像。
真空有两个作用:一个是可以防止空气分子对电子的散射,导致电子束不能良好聚焦;还有一个是避免与空气分子碰撞后电子能量的损失。
真空对于电子显微镜的重要性:真空对电子显微镜有非常重要的作用。电子显微镜工作时,整个电子束路径与待分析的样品一起都会置于高真空的环境,如果真空度不够高,电子枪的栅极与阳极间可能会产生极间放电进而烧断灯丝,电子束与残留空气粒子发生碰撞还会导致散射,这种散射会导致电子束中的电子无法到达样品,或者分析失真。
电子显微镜对真空的要求:为了使电子束中的电子尽量不受阻碍地移动,电子显微镜的真空度通常需要达到1E-7mbar量级的高真空,甚至1E-10mbar量级的超高真空;除了真空度,真空泵工作时的振动水平也非常关键。由于电子束的截面小,在样品上的定位精度很高,只有处于振动水平极低的环境中,才能保持这种精度;另外,为了避免油蒸汽污染样品或显微镜内部元件,最好采用无油干式的真空泵。
审核编辑 黄宇
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