掃描電鏡SEM技術(shù)及檢測方法ppt課件.ppt

《掃描電鏡SEM技術(shù)及檢測方法ppt課件.ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、一、簡介二、基本物理概念三、主要參數(shù)四、工作模式與襯度原理五、主要部件六、應(yīng)用舉例七、電子探針掃描電子顯微鏡與電子探針(ScanningElectronMicroscope簡稱SEMandElectronProbeMicro-analysis簡稱EPMA)一、簡介SEM是利用聚焦電子束在樣品上掃描時激發(fā)的某種物理信號來調(diào)制一個同步掃描的顯象管在相應(yīng)位置的亮度而成象的顯微鏡。與普通顯微鏡的差別：電子波長E為電子能量，單位eV當E=30KeV時,λ≈0.007nm普通顯微鏡SEM基本原理光折射成象同步掃描入射束波長400-700nm能量為E的電子放大

2、倍數(shù)～1600幾十萬分辨率200nm1.5nm景深是普通顯微鏡的300倍學習的重要性：▲是形貌分析的重要手段▲二次電子象在其它分析儀器中的應(yīng)用▲基本物理概念、儀器參數(shù)及基本單元的通用性二、基本物理概念(一)電子與表面相互作用及與之相關(guān)的分析技術(shù)(二)信息深度(三)電子作為探束的分析技術(shù)特點(一)電子與表面相互作用及與之相關(guān)的分析技術(shù)1．信息種類及相應(yīng)的分析技術(shù)：△背散射：經(jīng)彈性散射或一次非彈性散射后以θ>90°射出表面，E～Ep△特征能量損失△多次散射后射出－形成本底△在樣品中停止，變?yōu)槲针娏鳌鲝臉悠吠干?TEM)△二次電子：外層價電子激發(fā)(S

3、EM)△俄歇電子：內(nèi)層電子激發(fā)(AES)△特征X射線：內(nèi)層電子激發(fā)(EPMA)△連續(xù)X射線：軔致輻射(本底）對于半導(dǎo)體材料：△陰極熒光△電子束感生電流2．檢測電子的能量分布(二)信息深度△非彈性散射平均自由程：具有一定能量的電子連續(xù)發(fā)生兩次非彈性碰撞之間所經(jīng)過的距離的平均值?！魉p長度：I=Ioe－t/λ當電子穿過t=λ厚的覆蓋層后，它的強度將衰減為原來的1/e,稱λ為衰減長度?！魍ǔ＝频匕阉p長度λ當作電子的非彈性散射平均自由程，亦稱為逸出深度?！魉p長度和電子能量的關(guān)系：實驗結(jié)果：經(jīng)驗公式：λ=(Ai/E2)+BiE1/2其中A、B對于不同

4、的元素及化合物有不同的值.△信息深度：信號電子所攜帶的信息來自多厚的表面層？通常用出射電子的逃逸深度來估計。但是當出射電子以同表面垂直方向成θ角射出時，電子所反映的信息深度應(yīng)該是：d=λcosθ△激發(fā)深度與信息深度：在掃描電鏡中，由電子激發(fā)產(chǎn)生的主要信號的信息深度：俄歇電子1nm(0.5-2nm)二次電子5-50nm背散射電子50-500nmX射線0.1-1μm產(chǎn)生大量二次電子，產(chǎn)生少量二次電子，信噪比差信噪比好電子探束光子探束(三)電子作為探束的特點碰撞中Ep>ΔE，碰撞中hγ=ΔE，自身湮沒損失部分能量后射出可聚焦、偏轉(zhuǎn)，獲得不易聚焦，束斑大

5、且強度低小束斑和高強度電子束源價格低廉X光源復(fù)雜，價格較貴宜為外層價電子電離源宜為芯層電子電離源1．放大倍數(shù)熒光屏上的掃描振幅電子束在樣品上的掃描振幅放大倍數(shù)與掃描面積的關(guān)系：(若熒光屏畫面面積為10×10cm2)放大倍數(shù)掃描面積10×(1cm)2100×(1mm)21,000×(100μm)210,000×(10μm)2100,000×(1μm)2三、主要參數(shù)2．分辨率?樣品上可以分辨的兩個鄰近的質(zhì)點或線條間的距離。如何測量：拍攝圖象上，亮區(qū)間最小暗間隙寬度除以放大倍數(shù)。影響分辨率的主要因素：△初級束斑：分辨率不可能小于初級束斑△入射電子在樣品

6、中的散射效應(yīng)△對比度3．景深△一般景深的定義：△SEM的景深：對于SEM，雖沒有實際的成象透鏡，但景深的意義是相同的。在D深度范圍內(nèi)，中心處為最佳聚焦當dp<最小可分辨時，在D深度范圍內(nèi)均可清晰成象。dp/2=Dαo/2D=dp/αoαo一般為1mrad故：景深為最小可分辨的1000倍景深大適于觀察粗糙樣品四、工作模式與襯度原理(一)二次電子象(二)背散射電子象(三)二次電子象與背散射電子象的比較工作模式：依賴于用哪種物理量來調(diào)制顯象管△二次電子象模式△背散射電子象模式襯度：(對比度，是得到圖象的最基本要素)S為檢測信號強度(一)二次電子象1.形

7、貌襯度二次電子產(chǎn)額δ=Is/Ip△δ∝1/cosθθ為入射電子束與樣品法線的夾角△尖、棱、角處δ增加溝、槽、孔、穴處δ減小2.成分襯度3.電位襯度1．形貌襯度△傾角因素：背散射電子產(chǎn)額η=Ib/Ipη隨傾角θ增加而增加，但不精確滿足正割關(guān)系△方向因素：背散射電子在進入檢測器之前方向不變?nèi)肷涫c背散射電子的方向關(guān)系(二)背散射電子象2.晶向襯度3．成分襯度背散射電子產(chǎn)額與原子序數(shù)關(guān)系:當Ep=20keV以下，則η=-0.0254+0.016Z-1.86×10－4Z2+8.3×10－7Z3設(shè)有兩平坦相鄰區(qū)域，分別由Z1和Z2純元素組成，且Z2>Z1則

8、襯度C==S為檢測信號強度?為背散射電子強度當Z1、Z2原子序數(shù)相鄰，則襯度很低當Z1、Z2原子序數(shù)相差遠，則襯度很高原子序數(shù)W:74T