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《材料測試方法-掃描電鏡SEM詳解》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、由于透射電鏡是TE進行成像的，這就要求樣品的厚度必須保證在電子束可穿透的尺寸范圍內。為此需要通過各種較為繁瑣的樣品制備手段將大尺寸樣品轉變到透射電鏡可以接受的程度。能否直接利用樣品表面材料的物質性能進行微觀成像，成為科學家追求的目標。經過努力，這種想法已成為現實-----掃描電子顯微鏡(ScanningElectronicMicroscopy,SEM)。掃描電子顯微鏡JEOL掃描電子顯微鏡圖片來源：深圳柯西數據公司圖片來源：深圳柯西數據公司JSM-6301F場發(fā)射槍掃描電鏡圖片來源：深圳柯西數據公司圖片
2、來源：深圳柯西數據公司SEMimage(beetle)掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡(scanningelectronmicroscope)簡稱掃描電鏡或SEM，它是以類似電視攝影顯像的方式利用細聚焦電子束在樣品表面掃描時激發(fā)出來的各種物理信號來調制成像的。新式SEM的二次電子像的分辨率已達到3~4nm，放大倍數可以從數倍放大到20萬倍左右。由于掃描電鏡的景深遠比光學顯微鏡大，可以用它進行顯微斷口分析。引言掃描電鏡的優(yōu)點是:1、有較高的放大倍數，20-20萬倍之間連續(xù)可調；2、有很大的景深，視野大，成像富
3、有立體感，可直接觀察各種試樣凹凸不平表面的細微結構；3、試樣制備簡單；4、可同時進行顯微形貌觀察和微區(qū)成分分析。引言掃描電子顯微鏡的設計思想和工作原理，早在1935年便已被提出來了。1942年，英國首先制成一臺實驗室用的掃描電鏡，但由于成像的分辨率很差，照相時間太長，所以實用價值不大。經過各國科學工作者的努力，尤其是隨著電子工業(yè)技術水平的不斷發(fā)展，到1956年制造出了第一臺商品掃描電鏡。自其問世以來，得到了迅速的發(fā)展，種類不斷增多，性能日益提高，并且已廣泛地應用在生物學、醫(yī)學、冶金學等學科的領域中，促進
4、了各有關學科的發(fā)展。引言2.1.1SEM的結構2.1SEM的構造和工作原理圖片來源：深圳柯西數據公司2.2SEM的構造和工作原理2.2.1SEM的結構a.電子光學系統(tǒng)b.信號收集處理，圖像顯示和記錄系統(tǒng)c.真空系統(tǒng)掃描電鏡電子槍電磁透鏡掃描線圈樣品室（1）電子光學系統(tǒng)(鏡筒)作用是用來獲得很細的電子束（直徑約幾個nm），作為產生物理信號的激發(fā)源。2.2SEM的構造和工作原理a.電子槍★作用：利用陰極與陽極燈絲間的高壓產生高能量的電子束。b.電磁透鏡★聚光鏡作用：主要是把電子槍的束斑（虛光源）逐級聚焦縮小
5、，使原來直徑約為50μm的束斑縮小成只有幾個nm的細小束斑。為了達到目的，可選用幾個透鏡來完成，一般選用3個。2.2SEM的構造和工作原理d.樣品室★主要部件是樣品臺。它能夾持一定尺寸的樣品，并能使樣品進行三維空間的移動，還能傾斜和轉動,以利于對樣品上每一特定位置進行各種分析。c.掃描線圈★作用：使電子束偏轉，并在樣品表面做有規(guī)則的掃描；即提供入射電子束在樣品表面及陰極射線管內電子束在熒光屏上的同步掃描信號。（2）信號收集處理，圖像顯示和記錄系統(tǒng)2.2SEM的構造和工作原理作用：收集(探測)樣品在入射電
6、子束作用下產生的各種物理信號，并進行放大；將信號檢測放大系統(tǒng)輸出的調制信號轉換為能顯示在陰極射線管熒光屏上的圖像，供觀察或記錄。2.2SEM的構造和工作原理（3）真空系統(tǒng)★作用：保證電子光學系統(tǒng)正常工作，防止樣品污染，避免燈絲壽命快速下降?！镄枰峁└叩恼婵斩?，一般情況下要求保持10-4-10-5mmHg的真空度。2.3SEM的主要性能（1）分辨率(點分辨率)★定義：對微區(qū)成分分析而言，它是指能分析的最小區(qū)域；對成像而言，它是指能分辨兩點之間的最小距離。分辨率是掃描電鏡的主要性能指標?！餃y定方法：在已知
7、放大倍數（一般在10萬倍）的條件下，把在圖像上測到得最小距離除以放大倍數所得數值就是分辨率?！锬壳埃荷唐飞a的SEM，二次電子像的分辨率已優(yōu)于5nm.例如：日立公司的S-570型SEM的點分辨率為3.5nm；TOPCON公司的OSM-720型SEM的點分辨率為0.9nm.2.3SEM的主要性能★影響分辨率的因素：①掃描電子束的束斑直徑；②檢測信號的類型；③檢測部位的原子序數；2.3SEM的主要性能（2）放大倍數As—電子束在樣品表面掃描的幅度；Ac—熒光屏陰極射線同步掃描的幅度；∵Ac是固定不變的，∴A
8、s越小，M就越大.放大倍數與掃描面積的關系：(若熒光屏畫面面積為10×10cm2)放大倍數掃描面積10×(1cm)2100×(1mm)21,000×(100μm)210,000×(10μm)2100,000×(1μm)2★90年代后期生產的高級SEM的放大倍數已到80萬倍左右。2.3SEM的主要性能2.4SEM的成像襯度二次電子像襯度背散射電子像襯度分襯度：電子像的明暗程度取決于電子束的強弱，當兩個區(qū)域中的電子強度不同時將出現圖像的明暗差異
