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《掃描電鏡SEM 掃面電鏡成像原理》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、掃描電鏡SEMSEM的特點(diǎn)SEM成像的物理信號(hào)SEM的構(gòu)造與工作原理SEM的主要性能SEM像襯度SEM樣品制備掃描電鏡的成像原理，和透射電鏡大不相同，它不用什么透鏡來進(jìn)行放大成像，而是象閉路電視系統(tǒng)那樣，逐點(diǎn)逐行掃描成像。特點(diǎn)儀器分辨本領(lǐng)較高。二次電子像分辨本領(lǐng)可達(dá)1.0nm(場(chǎng)發(fā)射),3.0nm(鎢燈絲)；儀器放大倍數(shù)變化范圍大（從幾倍到幾十萬(wàn)倍），且連續(xù)可調(diào)；圖像景深大，富有立體感?？芍苯佑^察起伏較大的粗糙表面（如金屬和陶瓷的斷口等）；試樣制備簡(jiǎn)單。塊狀或粉末的試樣不加處理或稍加處理，就可直接放到SEM中進(jìn)行觀察,比透射電子顯微鏡（TEM）的制樣簡(jiǎn)單。SEM的特點(diǎn)SEM
2、成像的物理信號(hào)SEM的構(gòu)造與工作原理SEM的主要性能SEM像襯度SEM樣品制備背散射電子它是被固體樣品中原子反射回來的一部分入射電子。又分彈性背散射電子和非彈性背散射電子。背散射電子的能量比較高，其約等于入射電子能量E0。二次電子它是被入射電子轟擊出來的樣品核外電子，又稱為次級(jí)電子。二次電子的能量比較低，一般小于50eV；吸收電子是隨著與樣品中原子核或核外電子發(fā)生非 彈性散射次數(shù)的增多，其能量和活動(dòng)能力不斷 降低以致最后被樣品所吸收的入射電子。電子在銅中的透射、吸收 和背散射系數(shù)的關(guān)系由圖知，樣品質(zhì)量厚度越大，則透射系數(shù)越小，而吸收系數(shù)越大；樣品背散射系數(shù)和二次電子發(fā)射系數(shù)
3、的和也越大，但達(dá)一定值時(shí)保持定值。透射吸收背散射+二次電子SEM的特點(diǎn)SEM成像的物理信號(hào)SEM的構(gòu)造與工作原理SEM的主要性能SEM像襯度SEM樣品制備掃描電鏡的構(gòu)造由五個(gè)系統(tǒng)組成(1)電子光學(xué)系統(tǒng)（鏡筒）(2)掃描系統(tǒng)(3)信號(hào)收集和圖像顯示系統(tǒng)(4)真空系統(tǒng)(5)電源系統(tǒng)SEM電子槍發(fā)射的電子束經(jīng)過2-3個(gè)電磁透鏡聚焦信號(hào)強(qiáng)度隨樣品表面特征而變。它們分別被相應(yīng)的收集器接受，經(jīng)放大器按順序、成比例地放大后，送到顯像管。在樣品表面按順序逐行掃描，激發(fā)樣品產(chǎn)生各種物理信號(hào):二次電子、背散射電子、吸收電子等。(1)電子光學(xué)系統(tǒng)（鏡筒）由電子槍、聚光鏡、物鏡和樣品室等部件組成。
4、掃描電鏡一般有三個(gè)聚光鏡：前兩個(gè)透鏡是強(qiáng)透鏡，用來縮小電子束光斑尺寸。第三個(gè)聚光鏡是弱透鏡，具有較長(zhǎng)的焦距，在該透鏡下方放置樣品可避免磁場(chǎng)對(duì)電子軌跡的干擾。(2)掃描系統(tǒng)掃描系統(tǒng)由掃描發(fā)生器和掃描線圈組成。它的作用是：1)使入射電子束在樣品表面掃描，并使陰極射線顯像管電子束在熒光屏上作同步掃描；2)改變?nèi)肷涫跇悠繁砻娴膾呙璺?，從而改變掃描像的放大倍?shù)。(3)信號(hào)收集和圖像顯示系統(tǒng)掃描電鏡應(yīng)用的物理信號(hào)可分為：1)電子信號(hào)，包括二次電子、背散射電子、透射電子和吸收電子。吸收電子可直接用電流表測(cè)，其他電子信號(hào)用電子收集器；2)特征X射線信號(hào)，用X射線譜儀檢測(cè)；常見的
5、電子收集器由三部分組成：閃爍體：收集電子信號(hào)，光導(dǎo)管：然后成比例地轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，光電倍增管：經(jīng)放大后再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出(增益達(dá)106)，作為掃描像的調(diào)制信號(hào)。加偏壓前后的二次電子收集情況(a)加偏壓前(b)加偏壓后收集二次電子時(shí)，常在收集器前端柵網(wǎng)上加上+250V偏壓，使離開樣品的二次電子走彎曲軌道，到達(dá)收集器，提高了收集效率． 即使是在十分粗糙的表面上，包括凹坑底部或突起外的背面部分，都能得到清晰的圖像。背散射電子能量比較高，受柵網(wǎng)上偏壓的影響比較小，收集器只能收集直接沿直線到達(dá)的電子。同時(shí)，為了擋住二次電子進(jìn)入收集器，在柵網(wǎng)上加上-250V的偏壓。圖像顯示和記錄這一
6、系統(tǒng)的作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為陰極射線顯像管電子束強(qiáng)度的變化，得到一幅亮度變化的掃描像，同時(shí)用照相方式記錄下來，或用數(shù)字化形式存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)中。(5)真空系統(tǒng)(6)電源系統(tǒng)掃描電鏡的真空系統(tǒng)和電源系統(tǒng)的作用與透射電鏡的相同。SEM的特點(diǎn)SEM成像的物理信號(hào)SEM的構(gòu)造與工作原理SEM的主要性能SEM像襯度SEM樣品制備(1)放大倍數(shù)掃描電鏡的放大倍數(shù)可用表達(dá)式M=AC/ASAC是熒光屏上圖像的邊長(zhǎng)，AS是電子束在樣品上的掃描幅度。目前大多數(shù)商品掃描電鏡放大倍數(shù)為20-200000倍，介于光學(xué)顯微鏡和透射電鏡之間。(2)分辨本領(lǐng)SEM的分辨本領(lǐng)與以下因素有關(guān)：入射電子束束斑直
7、徑由于掃描成像，小于入射電子束束斑的細(xì)節(jié)不能分辨。熱陰極電子槍的最小束斑直徑6nm，場(chǎng)發(fā)射電子槍可使束斑直徑小于3nm。不同的物理信號(hào)調(diào)制的掃描象有不同的分辨本領(lǐng)。二次電子掃描象的分辨本領(lǐng)最高，約等于入射電子束直徑，一般為6-10nm，背散射電子為50-200nm，吸收電子和X射線為100-1000nm。影響分辨本領(lǐng)的因素還有信噪比、雜散電磁場(chǎng)和機(jī)械震動(dòng)等。(3)景深SEM景深很大。它的景深取決于分辨本領(lǐng)和電子束入射半角ac。由圖可知，掃描電鏡的景深F為因?yàn)閍c很小，所以上式可寫作景深的依賴關(guān)系掃描電子顯微鏡末級(jí)
