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調查局三等申論題 107年 [化學鑑識組] 儀器分析

第 一 題

📖 題組:
請回答下列有關掃描電子顯微鏡的問題:(每小題 10 分,共 20 分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

掃描電子顯微鏡(SEM)是如何得到檢體的立體影像?

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看到此題,應先聯想SEM的運作機制:電子束如何在樣品表面進行光柵掃描,以及偵測器主要收集何種訊號(二次電子)。接著,必須點出產生立體感(Topographical contrast)的兩大物理關鍵:二次電子的產率受表面形貌(邊緣效應)影響產生明暗對比,以及SEM本身具備極大的景深特性。

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【破題】掃描電子顯微鏡(SEM)主要是透過聚焦的高能電子束在樣品表面進行光柵式掃描,藉由收集激發出的二次電子(Secondary Electrons, SE)產生形貌對比,並結合其極佳的景深特性,從而建構出具高解析度的立體表面形貌影像。 【論述】 一、掃描機制與訊號收集

小題 (二)

掃描探針顯微鏡包含掃描隧穿式顯微鏡(STM)及原子力顯微鏡(AFM),兩者有何不同?它們各有什麼優點?各有什麼缺點?

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看到此題,應先聯想兩種顯微鏡量測的「物理機制」差異:STM 測量量子穿隧電流,AFM 測量原子間的作用力(凡得瓦力)。由此核心差異即可推導出兩者對樣品導電性的要求,進而有邏輯地列出它們在應用環境、樣品限制與解析度上的優缺點。

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【破題】掃描探針顯微鏡(SPM)是利用極細的探針在樣品表面掃描以獲取形貌資訊,STM 與 AFM 的核心不同在於「探針與樣品間交互作用的物理機制」截然不同。 【論述】 一、STM 與 AFM 的主要不同點(原理差異)

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