掃描電鏡成像原理

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1、掃描電鏡成像原理掃描成像原理如下圖所示，電子槍1（鎢絲槍或LaB6槍或場發(fā)射槍等）發(fā)射一束電子，這就是電子源，其最少截面的直徑為d0，對鎢絲槍而言大約為20～50μm（場發(fā)射槍大約為10～20nm)，這個小束斑經(jīng)3和5兩級聚光鏡進一步縮小幾百倍，最后再經(jīng)物鏡縮小并聚焦在樣品面上，這時束斑10直徑最小可到3～6nm（約小于掃描電鏡的分辨本領(lǐng)），電子束打在樣品上，就產(chǎn)生上節(jié)所述的各種信號。二次電子和背散射電子信號是最常用的兩種信號，尤其是二次電子。信號由接收器取出，經(jīng)光電倍增器和電子放大器放大后，作為視頻信號去調(diào)制高分

2、辨顯示器的亮度，因此顯示器上這一點的亮度與電子束打在樣品上那一點的二次電子發(fā)射強度相對應(yīng)。由于樣品上各點形貌等各異，其二次電子發(fā)射強度不同，因此顯示器屏上對應(yīng)的點的亮度也不同。用同一個掃描發(fā)生器產(chǎn)生幀掃和行掃信號，同時去控制顯示的偏轉(zhuǎn)器和鏡筒中的電子束掃描偏轉(zhuǎn)器，使電子束在樣品表面上與顯示器中電子束在熒光屏上同步進行幀掃和行掃，產(chǎn)生相似于電視機上的掃描光柵。這兩個光柵的尺寸比就是掃描電鏡的放倍數(shù)。在顯示器屏幕光柵上的圖像就是電子束在樣品上所掃描區(qū)域的放大形貌像。圖像中亮點對應(yīng)于樣品表面上突起部分，暗點表示凹的部分或

3、背向接收器的陰影部分。由于顯示器屏幕上掃描尺寸是固定的，如14in(1in=25.4mm）顯示器的掃描面積是267×200mm2，在放大倍數(shù)為十萬倍時樣品面上的掃描面積為2.67×2μm2如放大倍數(shù)為20倍時，則為13.35×10mm2。因此改變電子束掃描偏轉(zhuǎn)器的電流大小，就可改變電子束在樣品上的掃描尺寸，從而改變掃描電鏡的放大倍數(shù)?！　呙桦婄R的分辨本領(lǐng)一般指的是二次電子像的空間分辨本領(lǐng)，它是在高放大倍數(shù)下，人們能從照片中分清兩相鄰物像的最小距離。通常是用兩物像邊緣的最小距離來計算。但照片放大近十萬倍后，邊緣輪廓

4、往往不十分清晰敏銳，難以測量準確?，F(xiàn)在多數(shù)人喜歡用兩個亮點（或黑點）之間的中心距離來表示，像透射電鏡的分辨本領(lǐng)測試一樣，這種方法比較嚴格可靠?！　《坞娮酉窈捅成⑸潆娮酉袷亲畛Ｓ玫膬煞N成像模式。二次電子像是用二次電子探頭取出二次電子信號而成的樣品表面形貌像，這是掃描電鏡的最主要和最基本工作模式，它的分辨率高、圖像立體感強。背散射電子像是用背散射電子探頭取出背散射電子信號而成的像，它的分辨率和像的質(zhì)量雖不如二次電子像，立體感也差，但它可以得到樣品中大致的成分分布值化、、二值圖濾波以及二值圖運算?！　D像二值化，是把灰

5、度圖像轉(zhuǎn)化成為二值圖像，即只有黑，白兩種灰度的圖像。設(shè)定一個灰度值作閥值，圖像中任何一個像素的灰度大于此值的則用白色（255）代替其灰度，小于則用黑色（0）代替。若經(jīng)二值分割出的二值圖不夠理想則可用二值圖濾波進行再處理。二值圖濾波有①填洞。對整幅圖像進行處理，把畫面上一些孤立點濾掉。②腐蝕濾波。去掉一些與提取特征不相關(guān)聯(lián)的部分。先設(shè)定一個一定小如3×3的矩陣，令此矩陣在圖像的每個像素上移動，若矩陣的中心點在物體內(nèi)，則一切不變；若矩陣中心點在背叉斑成像在物鏡的前焦平面上，經(jīng)物鏡后電子束接近平行束并射到樣品面上，它的發(fā)

6、射角只俠定于雙聚細境縮小的交叉斑對物鏡的張角矛掃描系統(tǒng)工作于抓放大倍數(shù)禪戎，掃描使電子束偏轉(zhuǎn)中心仍在物鏡光欄處；當然也可以用單偏轉(zhuǎn)方式（關(guān)掉下掃描線圈電流），同時去除物鏡光欄，這時電子束偏轉(zhuǎn)中心在上掃描偏轉(zhuǎn)線圈中心。　　對于小單晶樣品可用會聚束搖擺法。讓電子束以其在樣品上的入射點為頂點而作搖擺運動。用單偏轉(zhuǎn)方式（關(guān)掉下掃描線圈電流），去除物鏡光欄。由雙聚光鏡形成的細電子束受上掃描線圈偏轉(zhuǎn)后，進一步受到物鏡的偏轉(zhuǎn)和聚焦作用。調(diào)節(jié)物鏡電流，使上掃描線圈的偏轉(zhuǎn)平面與樣品表面共扼，這樣就使會聚電子束以入射點為頂點作搖擺運動

7、。如果這時再改變物鏡電流的大小，在欠焦和過焦的情況下，在熒光屏上有隱約可見的樣品表面特征物的像。當正聚焦時，特征物的放大像趨于無限大，而出現(xiàn)清晰的電子通道花樣圖像，這就是選區(qū)電子通道花樣的正聚焦條件。這時打在樣品面上的電子束斑的大小決定了通道花樣的選區(qū)面積。因此調(diào)節(jié)兩個聚光鏡的電流，改變電子束斑的大小可以改變選區(qū)面積。當電子槍交叉斑正好成像在上掃描線圈的偏轉(zhuǎn)平面處，而第一聚光鏡縮小倍數(shù)又最小時，就可以獲得最小的選區(qū)面積。一、分析測試步驟開機1、接通循環(huán)水（流速1.5～2.0L/min）2、打開主電源開關(guān)。3、在主機

8、上插入鑰匙，旋至“Start”位置。松手后鑰匙自動回到“on”的位置，真空系統(tǒng)開始工作。4、等待10秒鐘，打開計算機運行。5、點擊桌面的開始程序。6、點擊［JEOL·SEM］及［JSM-5000主菜單］。7、約20分鐘儀器自動抽高真空，真空度達到后，電子槍自動加高壓，進入工作狀態(tài)。8、通過計算機可以進行樣品臺的移動，改變放大倍數(shù)、聚焦、象散的調(diào)整，直到獲得滿