材料分析方法-第十三章

1、第十三章 掃掃描電電子顯顯微鏡鏡Scanning Electron Microscope（SEM）第一節(jié)第一節(jié) 電子束與固體樣品作用時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)電子束與固體樣品作用時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)第二節(jié)第二節(jié) 掃描電子顯微鏡的構(gòu)造和工作原理掃描電子顯微鏡的構(gòu)造和工作原理第三節(jié)第三節(jié) 掃描電子顯微鏡的主要性能掃描電子顯微鏡的主要性能SEMSEM與與TEMTEM的對(duì)比的對(duì)比TEMSEMCarbon nanotubes （CNTs）Carbon ParticlesFig. 4. (ac) Different magnification FE-SEM images, (d ) TEM images of TiO2-dop

2、ed ZnO nanorods.Y. Zeng et al. / Sensors and Actuators B 140 (2009) 7378 SEM SEM與與TEMTEM的對(duì)比的對(duì)比l 掃描電子顯微鏡的成像原理與透射電鏡完全不同，掃描電子顯微鏡的成像原理與透射電鏡完全不同， 不是利不是利用電磁透鏡聚焦成像用電磁透鏡聚焦成像， 而是而是利用細(xì)聚焦電子束在樣品表面利用細(xì)聚焦電子束在樣品表面掃描，用探測(cè)器接收被激發(fā)的各種物理信號(hào)調(diào)制成像掃描，用探測(cè)器接收被激發(fā)的各種物理信號(hào)調(diào)制成像l 目前，掃描電子顯微鏡二次電子像的分辨率已目前，掃描電子顯微鏡二次電子像的分辨率已優(yōu)于優(yōu)于 3nm，高性能的場(chǎng)發(fā)

3、射槍掃描電子顯微鏡的分辨率已高性能的場(chǎng)發(fā)射槍掃描電子顯微鏡的分辨率已達(dá)到達(dá)到 1nm 左左右，相應(yīng)的放大倍數(shù)可高達(dá)右，相應(yīng)的放大倍數(shù)可高達(dá)30萬倍萬倍l 與光學(xué)顯微鏡相比，與光學(xué)顯微鏡相比， 掃描電子顯微鏡不僅掃描電子顯微鏡不僅圖像分辨率高圖像分辨率高，而且而且景深大景深大，因此在，因此在斷口分析方面斷口分析方面顯示出十分明顯的優(yōu)勢(shì)顯示出十分明顯的優(yōu)勢(shì)l 掃描電子顯微鏡開始發(fā)展于掃描電子顯微鏡開始發(fā)展于20世紀(jì)世紀(jì) 60年代，隨其性能不斷年代，隨其性能不斷提高和功能逐漸完善，提高和功能逐漸完善， 目前在一臺(tái)掃描電鏡上可同時(shí)實(shí)現(xiàn)目前在一臺(tái)掃描電鏡上可同時(shí)實(shí)現(xiàn)組織形貌組織形貌、微區(qū)成分微區(qū)成分和和

4、晶體結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)的同位分析，的同位分析， 現(xiàn)已成為材現(xiàn)已成為材料科學(xué)等研究領(lǐng)域不可缺少的分析工具料科學(xué)等研究領(lǐng)域不可缺少的分析工具第一節(jié)第一節(jié) 電子束與固體樣品作用時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)電子束與固體樣品作用時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)樣品在電子束的轟擊下會(huì)產(chǎn)生各種信號(hào)樣品在電子束的轟擊下會(huì)產(chǎn)生各種信號(hào):圖圖13-1 電子束與固體樣品作用產(chǎn)生的信號(hào)電子束與固體樣品作用產(chǎn)生的信號(hào)一、背散射電子一、背散射電子被樣品原子散射，散射角大于被樣品原子散射，散射角大于90 而而散射到樣品表面以外的一部分散射到樣品表面以外的一部分入射入射電子稱為背散射電子，電子稱為背散射電子， 包括彈性背包括彈性背散射電子和非彈性散射背散射電子散射電

5、子和非彈性散射背散射電子產(chǎn)生于樣品產(chǎn)生于樣品表層幾百納米深度范圍表層幾百納米深度范圍能量范圍寬，從能量范圍寬，從幾十到幾萬幾十到幾萬eV產(chǎn)額隨樣品平均原子序數(shù)增大而增產(chǎn)額隨樣品平均原子序數(shù)增大而增大大， 所以背散射電子像的襯度可反所以背散射電子像的襯度可反映對(duì)應(yīng)樣品位置的平均原子序數(shù)映對(duì)應(yīng)樣品位置的平均原子序數(shù)背散射電子像主要用于背散射電子像主要用于定性分析材定性分析材料的成分分布料的成分分布和和顯示相的形狀和分顯示相的形狀和分布布圖圖13-1 電子束與固體樣品作用產(chǎn)生的信號(hào)電子束與固體樣品作用產(chǎn)生的信號(hào)二、二次電子二、二次電子在入射電子作用下，使樣品原子的在入射電子作用下，使樣品原子的外層價(jià)

6、電子或自由電子被擊出樣品外層價(jià)電子或自由電子被擊出樣品表面，稱為二次電子表面，稱為二次電子產(chǎn)生于產(chǎn)生于樣品表層樣品表層510nm的深度范圍的深度范圍能量較低，能量較低，一般不超過一般不超過 50eV，大多大多數(shù)均小于數(shù)均小于10eV其產(chǎn)額對(duì)樣品表面形貌非常敏感，其產(chǎn)額對(duì)樣品表面形貌非常敏感，因此二次電子像可提供因此二次電子像可提供表面形貌襯表面形貌襯度度二次電子像主要用于二次電子像主要用于斷口分析、顯斷口分析、顯微組織分析微組織分析和和原始表面形貌觀察原始表面形貌觀察等等圖圖13-1 電子束與固體樣品作用產(chǎn)生的信號(hào)電子束與固體樣品作用產(chǎn)生的信號(hào)三、吸收電子三、吸收電子 入射電子進(jìn)入樣品后，經(jīng)多

7、次非彈入射電子進(jìn)入樣品后，經(jīng)多次非彈性性散射使其能量消耗殆盡，最后被散射使其能量消耗殆盡，最后被樣品吸收，這部分樣品吸收，這部分入射電子稱吸收入射電子稱吸收電子電子產(chǎn)生于樣品產(chǎn)生于樣品表層約表層約1微米的深度范圍微米的深度范圍產(chǎn)額隨樣品平均原子序數(shù)增大而減產(chǎn)額隨樣品平均原子序數(shù)增大而減小小。因?yàn)?，在入射電子束?qiáng)度一定。因?yàn)?，在入射電子束?qiáng)度一定的情況下，對(duì)應(yīng)背散射電子產(chǎn)額大的情況下，對(duì)應(yīng)背散射電子產(chǎn)額大的區(qū)域吸收電子就少，所以吸收電的區(qū)域吸收電子就少，所以吸收電子像也可提供子像也可提供原子序數(shù)襯度原子序數(shù)襯度吸收電子像主要也用于吸收電子像主要也用于定性分析材定性分析材料的成分分布料的成分分布和

8、和顯示相的形狀和分顯示相的形狀和分布布四、透射電子四、透射電子 若入射電子能量很高，且樣品很薄，則會(huì)有一部分電子若入射電子能量很高，且樣品很薄，則會(huì)有一部分電子穿過樣品，穿過樣品，這部分這部分入射電子稱透射電子入射電子稱透射電子透射電子中除了能量和入射電子相當(dāng)?shù)膹椥陨⑸潆娮油?，還透射電子中除了能量和入射電子相當(dāng)?shù)膹椥陨⑸潆娮油?，還有不同能量損失的非彈性散射電子，其中有些電子的能量損有不同能量損失的非彈性散射電子，其中有些電子的能量損失具有特征值，稱為失具有特征值，稱為特征能量損失電子特征能量損失電子特征能量損失電子的特征能量損失電子的能量與樣品中元素的原子序數(shù)有對(duì)應(yīng)關(guān)能量與樣品中元素的原子序數(shù)

9、有對(duì)應(yīng)關(guān)系系，其，其強(qiáng)度隨對(duì)應(yīng)元素的含量增大而增大強(qiáng)度隨對(duì)應(yīng)元素的含量增大而增大利用電子能量損失譜儀接收特征能量損失電子信號(hào)，可進(jìn)行利用電子能量損失譜儀接收特征能量損失電子信號(hào)，可進(jìn)行微區(qū)成分的定性和定量分析微區(qū)成分的定性和定量分析五、特征五、特征X射線射線 如前如前(第一章第一章)所述，所述， 當(dāng)入射電子能量足以使樣品原子的當(dāng)入射電子能量足以使樣品原子的內(nèi)層電子擊出時(shí)，原子處于能量較高的激發(fā)態(tài)，外層電子將內(nèi)層電子擊出時(shí)，原子處于能量較高的激發(fā)態(tài)，外層電子將向內(nèi)層躍遷填補(bǔ)內(nèi)層空位，發(fā)射向內(nèi)層躍遷填補(bǔ)內(nèi)層空位，發(fā)射特征特征X射線射線釋放多余的能量釋放多余的能量產(chǎn)生于產(chǎn)生于樣品表層約樣品表層約1

10、m的深度范圍的深度范圍其其能量或波長(zhǎng)與樣品中元素的原子序數(shù)有對(duì)應(yīng)關(guān)系能量或波長(zhǎng)與樣品中元素的原子序數(shù)有對(duì)應(yīng)關(guān)系其其強(qiáng)度隨對(duì)應(yīng)元素含量增多而增大強(qiáng)度隨對(duì)應(yīng)元素含量增多而增大特征特征X射線主要用于材料射線主要用于材料微區(qū)成分定性和定量分析微區(qū)成分定性和定量分析六、俄歇電子六、俄歇電子 處于能量較高的激發(fā)態(tài)原子，外層電子將向內(nèi)層躍遷填處于能量較高的激發(fā)態(tài)原子，外層電子將向內(nèi)層躍遷填補(bǔ)內(nèi)層空位時(shí)，不以發(fā)射特征補(bǔ)內(nèi)層空位時(shí)，不以發(fā)射特征X射線的形式釋放多余的能量，射線的形式釋放多余的能量，而是向外發(fā)射外層的另一個(gè)電子，稱為而是向外發(fā)射外層的另一個(gè)電子，稱為俄歇電子俄歇電子產(chǎn)生于樣產(chǎn)生于樣品表層約品表層約

11、1nm的深度范圍的深度范圍其其能量能量與樣品中元素的原子序數(shù)存在對(duì)應(yīng)關(guān)系，與樣品中元素的原子序數(shù)存在對(duì)應(yīng)關(guān)系， 能量較低，能量較低，一般在一般在 501500eV 范圍內(nèi)范圍內(nèi)其其強(qiáng)度隨對(duì)應(yīng)元素含量增多而增大強(qiáng)度隨對(duì)應(yīng)元素含量增多而增大俄歇電子主要用于俄歇電子主要用于材料極表層的成分定性和定量分析材料極表層的成分定性和定量分析產(chǎn)生的信號(hào)產(chǎn)生的信號(hào)產(chǎn)生深度產(chǎn)生深度/能量（能量（eV）應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍背散射電子背散射電子50-200nm/（彈性，數(shù)（彈性，數(shù)千千-數(shù)萬）（非彈性，數(shù)十?dāng)?shù)萬）（非彈性，數(shù)十-數(shù)千）數(shù)千）定性分析材料的成分定性分析材料的成分分布和顯示相的形狀分布和顯示相的形狀和分布和分

12、布二次電子二次電子5-10nm/不超過不超過50eV樣品形貌（不能分析樣品形貌（不能分析成分）成分）吸收電子吸收電子表層表層1微米的深度范圍微米的深度范圍定性的微區(qū)成分分析定性的微區(qū)成分分析透射電子透射電子透過樣品透過樣品/（彈性，數(shù)千（彈性，數(shù)千-數(shù)萬）（非彈性，數(shù)十?dāng)?shù)萬）（非彈性，數(shù)十-數(shù)數(shù)千）千）微區(qū)成分的定性和定微區(qū)成分的定性和定量分析量分析特征特征X射線射線表層表層1000nm深度范圍深度范圍微區(qū)成分定性和定量微區(qū)成分定性和定量分析分析俄歇電子俄歇電子表層表層1nm/50-1500eV材料極表層的成分定材料極表層的成分定性和定量分析性和定量分析第二節(jié)第二節(jié) 掃描電子顯微鏡工作原理、構(gòu)

13、造及掃描電子顯微鏡工作原理、構(gòu)造及應(yīng)用應(yīng)用一、工作原理一、工作原理 樣品在電子束的轟擊下樣品在電子束的轟擊下會(huì)產(chǎn)生各種信號(hào)。會(huì)產(chǎn)生各種信號(hào)。掃描電子顯微鏡由掃描電子顯微鏡由電子光學(xué)系統(tǒng)電子光學(xué)系統(tǒng)( (鏡筒鏡筒) )，信號(hào)收集處理和圖像信號(hào)收集處理和圖像顯示記錄系統(tǒng)，顯示記錄系統(tǒng)，和和真真空系統(tǒng)空系統(tǒng)三個(gè)基本部分三個(gè)基本部分組成組成 圖圖13-3 掃描電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)原理圖掃描電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)原理圖組成：電子搶、電磁透組成：電子搶、電磁透鏡、掃描線圈和樣品室鏡、掃描線圈和樣品室等部件。等部件。電子槍作用：獲得掃描電子槍作用：獲得掃描電子束，作為使樣品產(chǎn)電子束，作為使樣品產(chǎn)生各種物理信號(hào)的生各種

14、物理信號(hào)的激發(fā)激發(fā)源源。 掃描電鏡中的電子槍與掃描電鏡中的電子槍與透射電鏡基本相同，分透射電鏡基本相同，分為熱發(fā)射和冷發(fā)射兩種，為熱發(fā)射和冷發(fā)射兩種，加速電壓較低，一般為加速電壓較低，一般為30kV30kV。電子光學(xué)系統(tǒng)示意圖電子光學(xué)系統(tǒng)示意圖 1 1電子光學(xué)系統(tǒng)電子光學(xué)系統(tǒng) 組成：電子槍、電磁透鏡、掃描線圈和樣品室等組成：電子槍、電磁透鏡、掃描線圈和樣品室等部件。部件。電磁透鏡：電磁透鏡：作用：把電子槍的束斑（虛光源）逐級(jí)作用：把電子槍的束斑（虛光源）逐級(jí)聚焦縮小聚焦縮小，使原來直徑約為使原來直徑約為50m50m的束斑縮小成一個(gè)只有數(shù)個(gè)的束斑縮小成一個(gè)只有數(shù)個(gè)納米的細(xì)小斑點(diǎn)。納米的細(xì)小斑點(diǎn)。

15、掃描電鏡一般配有三個(gè)聚光鏡，掃描電鏡一般配有三個(gè)聚光鏡， 前兩級(jí)聚光鏡前兩級(jí)聚光鏡為強(qiáng)為強(qiáng)磁透鏡；末磁透鏡；末級(jí)透鏡是弱磁透鏡，具有較長(zhǎng)的焦距，級(jí)透鏡是弱磁透鏡，具有較長(zhǎng)的焦距，習(xí)慣上稱之為物鏡習(xí)慣上稱之為物鏡。掃描電鏡。掃描電鏡束斑尺寸約為束斑尺寸約為35nm，場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡可小至場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡可小至1nm1 1電子光學(xué)系統(tǒng)電子光學(xué)系統(tǒng) 掃描線圈的作用掃描線圈的作用：使電子：使電子束束偏轉(zhuǎn)，并在樣品表面作有偏轉(zhuǎn)，并在樣品表面作有規(guī)則的掃動(dòng)規(guī)則的掃動(dòng)，電子束在樣品，電子束在樣品上的掃描動(dòng)作和顯像管上的上的掃描動(dòng)作和顯像管上的掃描動(dòng)作保持嚴(yán)格同步，因掃描動(dòng)作保持嚴(yán)格同步，因?yàn)樗鼈兪怯赏粧呙璋l(fā)生

16、器為它們是由同一掃描發(fā)生器控制的?？刂频?。表面形貌分析時(shí)，采用光表面形貌分析時(shí)，采用光柵掃描方式柵掃描方式，電子束在樣品，電子束在樣品表面掃描出方形區(qū)域；表面掃描出方形區(qū)域；電子電子通道花樣分析時(shí)通道花樣分析時(shí)，采用角光，采用角光柵（搖擺）掃描方式柵（搖擺）掃描方式樣品室的作用樣品室的作用：除放置：除放置樣品外，還安置信號(hào)探測(cè)樣品外，還安置信號(hào)探測(cè)器。器。圖圖13-4 電子束的掃描方式電子束的掃描方式a) 光柵掃描光柵掃描 b) 角光柵掃描角光柵掃描2 2信號(hào)收集處理和圖像顯示記錄系統(tǒng)信號(hào)收集處理和圖像顯示記錄系統(tǒng)信號(hào)收集處理系統(tǒng)作用信號(hào)收集處理系統(tǒng)作用：收集：收集( (探測(cè)探測(cè)) )樣品在入

17、射電子束樣品在入射電子束作用下產(chǎn)生的各種物理信號(hào)，并進(jìn)行放大。作用下產(chǎn)生的各種物理信號(hào)，并進(jìn)行放大。 不同的物理信號(hào)，要用不同類型的收集系統(tǒng)。不同的物理信號(hào)，要用不同類型的收集系統(tǒng)。 閃爍計(jì)數(shù)器是最常用的一種信號(hào)檢測(cè)器，它由閃爍體、光閃爍計(jì)數(shù)器是最常用的一種信號(hào)檢測(cè)器，它由閃爍體、光導(dǎo)管、光電倍增管組成。具有低噪聲、寬頻帶導(dǎo)管、光電倍增管組成。具有低噪聲、寬頻帶(10(10Hz-Hz-1MHz)1MHz)、高增益高增益(106)(106)等特點(diǎn)，可用來檢測(cè)等特點(diǎn)，可用來檢測(cè)二次電子、背散二次電子、背散射電子、透射電子射電子、透射電子等信號(hào)。等信號(hào)。圖像顯示記錄系統(tǒng)作用圖像顯示記錄系統(tǒng)作用：將信

18、號(hào)檢測(cè)放大系統(tǒng)輸出的調(diào)：將信號(hào)檢測(cè)放大系統(tǒng)輸出的調(diào)制信號(hào)轉(zhuǎn)換為能顯示在陰極射線管熒光屏上的圖像，供觀制信號(hào)轉(zhuǎn)換為能顯示在陰極射線管熒光屏上的圖像，供觀察或記錄。察或記錄。 3、真空系統(tǒng)、真空系統(tǒng) 作用：作用：確保電子光學(xué)系統(tǒng)正常工作、防止樣品污染、保證確保電子光學(xué)系統(tǒng)正常工作、防止樣品污染、保證燈絲的工作壽命等燈絲的工作壽命等。 一般情況下，若鏡筒真空度達(dá)一般情況下，若鏡筒真空度達(dá) 到到1.33 10-2 1.33 10-3Pa，就，就 可防止電子槍極間放電和樣品可防止電子槍極間放電和樣品 污染，對(duì)于場(chǎng)發(fā)射槍則需要更污染，對(duì)于場(chǎng)發(fā)射槍則需要更 高的真空度高的真空度 圖圖13-5為掃描電子顯微鏡

19、的實(shí)為掃描電子顯微鏡的實(shí) 物照片物照片圖圖13-5 S-3000N型掃描電鏡外觀圖掃描電鏡外觀圖第三節(jié)第三節(jié) 掃描電子顯微鏡的主要性能掃描電子顯微鏡的主要性能一、分辨率一、分辨率 掃描電鏡的分辨率的高低和檢測(cè)的信號(hào)種類有關(guān)，掃描電鏡的分辨率的高低和檢測(cè)的信號(hào)種類有關(guān)， 因?yàn)橐驗(yàn)椴煌盘?hào)產(chǎn)生于樣品的深度范圍不同，見表不同信號(hào)產(chǎn)生于樣品的深度范圍不同，見表13-1由表由表13-1 可見，可見，產(chǎn)生俄歇電子的樣品深度最小產(chǎn)生俄歇電子的樣品深度最小， 其次為二次其次為二次電子，電子，吸收電子和特征吸收電子和特征X射線產(chǎn)生的樣品深度范圍最大射線產(chǎn)生的樣品深度范圍最大如圖如圖13-6， 電子束在樣品中一般

20、擴(kuò)展成一個(gè)滴狀區(qū)域，電子束在樣品中一般擴(kuò)展成一個(gè)滴狀區(qū)域， 其擴(kuò)其擴(kuò)展區(qū)域深度和形狀受加速電壓和樣品原子序數(shù)的影響，展區(qū)域深度和形狀受加速電壓和樣品原子序數(shù)的影響， 擴(kuò)展擴(kuò)展區(qū)域隨加速電壓升高而增大，隨樣品原子序數(shù)增大而減小區(qū)域隨加速電壓升高而增大，隨樣品原子序數(shù)增大而減小信信 號(hào)號(hào)二次電子二次電子背散射電子背散射電子吸收電子吸收電子特征特征X射線射線俄歇電子俄歇電子深度范圍深度范圍51050200100100010010000.52表表13-1 各種信號(hào)的空間分辨率各種信號(hào)的空間分辨率 (nm)一、分辨率一、分辨率 下圖所示為在不同加速電壓下，電子束在樣品中擴(kuò)展區(qū)下圖所示為在不同加速電壓下，

21、電子束在樣品中擴(kuò)展區(qū)域的計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果域的計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果5 kV加速電壓對(duì)電子束的擴(kuò)展區(qū)域的影響加速電壓對(duì)電子束的擴(kuò)展區(qū)域的影響15 kV25 kV一、分辨率一、分辨率 下圖所示為加速電壓一定時(shí)，電子束在不同樣品中擴(kuò)展下圖所示為加速電壓一定時(shí)，電子束在不同樣品中擴(kuò)展區(qū)域的計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果區(qū)域的計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果C6Fe26Ag47樣品原子序數(shù)對(duì)電子束的擴(kuò)展區(qū)域的影響樣品原子序數(shù)對(duì)電子束的擴(kuò)展區(qū)域的影響一、分辨率一、分辨率 由圖由圖13-6可知，可知， 各種信號(hào)成像分辨率將隨著信號(hào)產(chǎn)生的各種信號(hào)成像分辨率將隨著信號(hào)產(chǎn)生的深度范圍增大而下降。因?yàn)殡S著深度距離增大，電子束橫向深度范圍增大而下降。因?yàn)殡S著深

22、度距離增大，電子束橫向 擴(kuò)展范圍也增大擴(kuò)展范圍也增大 因電子的平均自由程很短，而因電子的平均自由程很短，而二次二次 電子電子的能量很低，較深范圍產(chǎn)生的的能量很低，較深范圍產(chǎn)生的 二次電子不能逸出表面；較深范圍二次電子不能逸出表面；較深范圍 產(chǎn)生的產(chǎn)生的俄歇電子俄歇電子因受樣品非彈性散因受樣品非彈性散 射而失去特征能量射而失去特征能量 由于由于產(chǎn)生二次電子的樣品區(qū)域小產(chǎn)生二次電子的樣品區(qū)域小， 因此因此二次電子圖像分辨率高二次電子圖像分辨率高 圖圖13-6 電子束的擴(kuò)展區(qū)域電子束的擴(kuò)展區(qū)域一、分辨率一、分辨率因因產(chǎn)生背散射電子的深度范圍較大產(chǎn)生背散射電子的深度范圍較大， 電子束在此深度的橫向電子

23、束在此深度的橫向擴(kuò)展范圍也變大，擴(kuò)展范圍也變大， 所以所以背散射電子像的分辨率低于二次電子背散射電子像的分辨率低于二次電子 像像；而產(chǎn)生；而產(chǎn)生吸收電子深度范圍更吸收電子深度范圍更 大大，因此相應(yīng)的，因此相應(yīng)的圖像分辨率更低圖像分辨率更低 因二次電子像的分辨率最高，習(xí)因二次電子像的分辨率最高，習(xí) 慣慣用二次電子像分辨率作為掃描用二次電子像分辨率作為掃描 電鏡分辨率指標(biāo)電鏡分辨率指標(biāo) 特征特征 X射線和俄歇電子用于成分射線和俄歇電子用于成分 分析，通常把產(chǎn)生這些信號(hào)的樣分析，通常把產(chǎn)生這些信號(hào)的樣 品區(qū)域，稱作為微區(qū)成分析的品區(qū)域，稱作為微區(qū)成分析的空空 間分辨率間分辨率圖圖13-6 電子束的擴(kuò)

24、展區(qū)域電子束的擴(kuò)展區(qū)域一、分辨率一、分辨率 如圖如圖13-7所示，通常采用真空蒸鍍的金膜顆粒樣品，測(cè)所示，通常采用真空蒸鍍的金膜顆粒樣品，測(cè)定掃描電鏡的分辨率。在照片中測(cè)出顆粒的最小間距在處以定掃描電鏡的分辨率。在照片中測(cè)出顆粒的最小間距在處以放大倍數(shù)即為掃描電鏡的圖像分辨率放大倍數(shù)即為掃描電鏡的圖像分辨率 如在照片中測(cè)出顆粒的最小間如在照片中測(cè)出顆粒的最小間 距距 0.30mm， 照片的放大倍數(shù)照片的放大倍數(shù) 為為30萬倍，則分辨率為萬倍，則分辨率為1nm； 二次電子像二次電子像分辨率將隨加速電分辨率將隨加速電 壓減小而下降壓減小而下降圖圖13-7 二次電子像分辨率的測(cè)定二次電子像分辨率的測(cè)

25、定二、二、放大倍數(shù)放大倍數(shù) 入射電子束在樣品表面掃描的幅度為入射電子束在樣品表面掃描的幅度為 As， 相應(yīng)地在熒光相應(yīng)地在熒光屏上陰極射線同步掃描的幅度為屏上陰極射線同步掃描的幅度為 Ac， Ac和和 As的比值即為的比值即為掃描掃描電鏡放大倍數(shù)電鏡放大倍數(shù)由于掃描電鏡熒光屏尺寸固定不變，由于掃描電鏡熒光屏尺寸固定不變， 因此只需改變電子束在因此只需改變電子束在樣品上的掃描區(qū)域的大小，即可改變放大倍數(shù)。樣品上的掃描區(qū)域的大小，即可改變放大倍數(shù)。 如熒光屏寬如熒光屏寬度為度為Ac= 100mm，電子束在樣品上的掃描幅度，電子束在樣品上的掃描幅度As=0.05mm，則，則放大倍數(shù)為放大倍數(shù)為 20

26、00倍倍選用放大倍數(shù)的原則是，選用放大倍數(shù)的原則是， 在能夠分辨樣品上最小的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)在能夠分辨樣品上最小的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的前提下，的前提下， 應(yīng)盡可能選用較低的放大倍數(shù)，應(yīng)盡可能選用較低的放大倍數(shù)， 以便觀察較大的以便觀察較大的樣品區(qū)域樣品區(qū)域scAAM第四、五節(jié)節(jié)SEM像襯襯度原理像的襯度像的襯度就是像的各部分就是像的各部分( (即各像元即各像元) )強(qiáng)度相對(duì)于其平均強(qiáng)度相對(duì)于其平均強(qiáng)度的變化。強(qiáng)度的變化。 SEMSEM可以通過樣品上方的電子檢測(cè)器檢測(cè)到具有不同能量可以通過樣品上方的電子檢測(cè)器檢測(cè)到具有不同能量的信號(hào)電子有的信號(hào)電子有背散射電子背散射電子、二次電子二次電子、吸收電子吸收電子、俄歇電

27、俄歇電子子等。等。 一、二次電子成像原理一、二次電子成像原理 二次電子像中像點(diǎn)的亮度取決于對(duì)應(yīng)樣品位置二次電子二次電子像中像點(diǎn)的亮度取決于對(duì)應(yīng)樣品位置二次電子的產(chǎn)額，而二次電子產(chǎn)額對(duì)樣品微區(qū)表面的取向非常敏感，的產(chǎn)額，而二次電子產(chǎn)額對(duì)樣品微區(qū)表面的取向非常敏感， 見圖見圖13-8。二次電子的產(chǎn)額取決于產(chǎn)生二次電子的樣品體積二次電子的產(chǎn)額取決于產(chǎn)生二次電子的樣品體積圖圖13-8 二次電子成像原理二次電子成像原理一、二次電子成像原理一、二次電子成像原理 隨微區(qū)表面法線相對(duì)于電子束方向間夾角隨微區(qū)表面法線相對(duì)于電子束方向間夾角 增大，增大， 激發(fā)二次激發(fā)二次電子的有效深度增大，二次電子的產(chǎn)額隨之增大

28、電子的有效深度增大，二次電子的產(chǎn)額隨之增大由圖由圖13-8可見，可見， = 0 時(shí)，二次電子產(chǎn)額最小；時(shí)，二次電子產(chǎn)額最??； =45 時(shí)，其時(shí)，其產(chǎn)額增大；產(chǎn)額增大； = 60 時(shí)，二次電子產(chǎn)額更大時(shí)，二次電子產(chǎn)額更大圖圖13-8 二次電子成像原理二次電子成像原理一、二次電子成像原理一、二次電子成像原理 根據(jù)上述原理，二次電子成像襯度如圖根據(jù)上述原理，二次電子成像襯度如圖13-9所示，圖中所示，圖中B平面的傾斜程度最小，平面的傾斜程度最小， 二次電子的產(chǎn)額最少二次電子的產(chǎn)額最少 ，像亮度最低；，像亮度最低；C平面的傾斜程度最大，像亮度也最大平面的傾斜程度最大，像亮度也最大 而而圖像中像點(diǎn)的亮度

29、最終取決于檢測(cè)到的二次圖像中像點(diǎn)的亮度最終取決于檢測(cè)到的二次 電子的多少電子的多少。如圖。如圖13-10，凸出于表面的尖角，凸出于表面的尖角、 顆粒等部位圖像較亮；凹槽處圖像較暗，因?yàn)轭w粒等部位圖像較亮；凹槽處圖像較暗，因?yàn)?雖然此處二次電子產(chǎn)額較大，但不易被接收雖然此處二次電子產(chǎn)額較大，但不易被接收?qǐng)D圖13-10 實(shí)際樣品中二次電子的激發(fā)示意圖實(shí)際樣品中二次電子的激發(fā)示意圖a) 凸出尖角凸出尖角 b) 小顆粒小顆粒 c) 棱角棱角 d) 凹槽凹槽圖圖13-9 二次電子二次電子成像襯度示意圖成像襯度示意圖二、二、 二次電子像形貌襯度的應(yīng)用二次電子像形貌襯度的應(yīng)用 掃描電鏡二次電子像提供的表面形

30、貌襯度，其應(yīng)用極其掃描電鏡二次電子像提供的表面形貌襯度，其應(yīng)用極其廣泛，主要包括以下幾個(gè)方面廣泛，主要包括以下幾個(gè)方面l 斷口分析斷口分析 確定斷裂性質(zhì)及斷裂微觀機(jī)制確定斷裂性質(zhì)及斷裂微觀機(jī)制l 金相分析金相分析 觀察相的形貌、尺寸和分布觀察相的形貌、尺寸和分布l 粉末形貌分析粉末形貌分析 觀察粉末空間形態(tài)及尺寸分布觀察粉末空間形態(tài)及尺寸分布l 表面外延膜結(jié)晶膜分析表面外延膜結(jié)晶膜分析 分析結(jié)晶膜顆粒形態(tài)及尺寸分析結(jié)晶膜顆粒形態(tài)及尺寸l 磨損及腐蝕分析磨損及腐蝕分析 研究磨損和腐蝕機(jī)制研究磨損和腐蝕機(jī)制l 失效分析失效分析 分析時(shí)效原因分析時(shí)效原因以及和表面形貌有關(guān)的分析等以及和表面形貌有關(guān)的

31、分析等31二、二、 二次電子像形貌襯度的應(yīng)用二次電子像形貌襯度的應(yīng)用(一一) 斷口分析斷口分析 1. 沿晶斷口沿晶斷口沿晶斷口的特征呈沿晶斷口的特征呈冰糖冰糖塊狀塊狀， 見圖見圖13-11。 斷斷裂發(fā)生于晶粒表面，裂發(fā)生于晶粒表面，屬屬于脆性斷裂于脆性斷裂，斷口上無，斷口上無塑性變形的跡象塑性變形的跡象第四節(jié)第四節(jié) 表面形貌襯度原理及其應(yīng)用表面形貌襯度原理及其應(yīng)用圖圖13-11 沿晶斷口的形貌特征沿晶斷口的形貌特征32二、二、 二次電子像形貌襯度的應(yīng)用二次電子像形貌襯度的應(yīng)用(一一) 斷口分析斷口分析 2. 韌窩斷口韌窩斷口韌窩斷口韌窩斷口屬于屬于穿晶韌性斷口穿晶韌性斷口，形貌特征見圖，形貌特

32、征見圖13-12。斷口由韌。斷口由韌窩和撕裂楞組窩和撕裂楞組成，韌窩底部成，韌窩底部有時(shí)可見第二有時(shí)可見第二相粒子存在相粒子存在斷口斷口呈現(xiàn)韌性呈現(xiàn)韌性斷裂特征斷裂特征圖圖13-12 韌窩斷口的形貌特征韌窩斷口的形貌特征第四節(jié)第四節(jié) 表面形貌襯度原理及其應(yīng)用表面形貌襯度原理及其應(yīng)用33二、二、 二次電子像形貌襯度的應(yīng)用二次電子像形貌襯度的應(yīng)用(一一) 斷口分析斷口分析 3. 解理解理(準(zhǔn)解理準(zhǔn)解理)斷口斷口解理解理(準(zhǔn)解理準(zhǔn)解理)斷裂屬于斷裂屬于脆性斷裂脆性斷裂，是斷口，是斷口沿著解理面產(chǎn)生的穿沿著解理面產(chǎn)生的穿 晶斷裂晶斷裂，斷口特征，斷口特征 見圖見圖13-13 斷口中存在許多臺(tái)斷口中存在

33、許多臺(tái) 階，裂紋擴(kuò)展過程階，裂紋擴(kuò)展過程 中臺(tái)階相互匯合，中臺(tái)階相互匯合， 形成形成河流花樣河流花樣圖圖13-13 a)解理斷口及解理斷口及b)準(zhǔn)解理斷口的形貌特征準(zhǔn)解理斷口的形貌特征第四節(jié)第四節(jié) 表面形貌襯度原理及其應(yīng)用表面形貌襯度原理及其應(yīng)用34二、二、 二次電子像形貌襯度的應(yīng)用二次電子像形貌襯度的應(yīng)用(一一) 斷口分析斷口分析 4. 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料斷口纖維增強(qiáng)復(fù)合材料斷口 圖圖13-14所示為所示為碳纖維增強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料斷口的二次電子碳纖維增強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料斷口的二次電子 像像。斷口上大量的拔出。斷口上大量的拔出而露頭而露頭 的纖維，同時(shí)存在纖維拔出后的纖維，同時(shí)存在纖維拔出后 留下的孔

34、洞留下的孔洞圖圖13-14 碳纖維增強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料斷口碳纖維增強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料斷口第四節(jié)第四節(jié) 表面形貌襯度原理及其應(yīng)用表面形貌襯度原理及其應(yīng)用35二、二、 二次電子像形貌襯度的應(yīng)用二次電子像形貌襯度的應(yīng)用(二二) 樣品表面形貌觀察樣品表面形貌觀察 1. 燒結(jié)體自然表面燒結(jié)體自然表面圖圖13-15所示為所示為ZrO2-Y2O3陶瓷燒結(jié)自然表面的二次電子像陶瓷燒結(jié)自然表面的二次電子像圖圖13-15 ZrO2-Y2O3陶瓷燒結(jié)自然表面陶瓷燒結(jié)自然表面a) t-ZrO2 b) c-ZrO2 c) (c+t)ZrO2第四節(jié)第四節(jié) 表面形貌襯度原理及其應(yīng)用表面形貌襯度原理及其應(yīng)用36二、二、 二次電子像形

35、貌襯度的應(yīng)用二次電子像形貌襯度的應(yīng)用(三三) 材料變形與斷裂動(dòng)態(tài)過程的原位觀察材料變形與斷裂動(dòng)態(tài)過程的原位觀察 如圖如圖13-18 ，利用動(dòng)態(tài)拉伸臺(tái)，可原位觀察材料塑性變形，利用動(dòng)態(tài)拉伸臺(tái)，可原位觀察材料塑性變形、裂紋萌生、裂紋擴(kuò)展和失穩(wěn)斷裂的動(dòng)態(tài)過程裂紋萌生、裂紋擴(kuò)展和失穩(wěn)斷裂的動(dòng)態(tài)過程第四節(jié)第四節(jié) 表面形貌襯度原理及其應(yīng)用表面形貌襯度原理及其應(yīng)用圖圖13-18 鐵素體鐵素體(F)+馬氏體馬氏體(M)雙相鋼拉伸斷裂過程的動(dòng)態(tài)原位觀察雙相鋼拉伸斷裂過程的動(dòng)態(tài)原位觀察a) 裂紋萌生裂紋萌生 b) 裂紋擴(kuò)展裂紋擴(kuò)展37二、二、 二次電子像形貌襯度的應(yīng)用二次電子像形貌襯度的應(yīng)用(二二) 樣品表面形貌

36、觀察樣品表面形貌觀察 2. 金相分析金相分析圖圖13-17 為鋼的金相組織的二次電子像，試樣經(jīng)拋光腐蝕后即為鋼的金相組織的二次電子像，試樣經(jīng)拋光腐蝕后即可在掃描電鏡上可在掃描電鏡上觀察觀察但但試樣腐蝕程度試樣腐蝕程度要比光鏡試樣略要比光鏡試樣略大些大些第四節(jié)第四節(jié) 表面形貌襯度原理及其應(yīng)用表面形貌襯度原理及其應(yīng)用a)b)圖圖13-17 鋼的金相組織二次電子像鋼的金相組織二次電子像a) 鐵素體加珠光體鐵素體加珠光體 b) 回火馬氏體回火馬氏體38二、二、 二次電子像形貌襯度的應(yīng)用二次電子像形貌襯度的應(yīng)用(四四) 在其它方面的應(yīng)用在其它方面的應(yīng)用 1. 粉末分析粉末分析如圖所示為粉末樣品的二次電子

37、像，圖如圖所示為粉末樣品的二次電子像，圖像立體感很強(qiáng)，像立體感很強(qiáng)，可清晰觀察粉末的空間可清晰觀察粉末的空間形態(tài)形態(tài)樣品不需特殊處樣品不需特殊處理理，只需均勻分，只需均勻分散在載物臺(tái)上散在載物臺(tái)上粉末樣品的二次電子像粉末樣品的二次電子像a) 不規(guī)則形狀不規(guī)則形狀 b) 球狀球狀a)b)第四節(jié)第四節(jié) 表面形貌襯度原理及其應(yīng)用表面形貌襯度原理及其應(yīng)用39二、二、 二次電子像形貌襯度的應(yīng)用二次電子像形貌襯度的應(yīng)用(四四) 在其它方面的應(yīng)用在其它方面的應(yīng)用2. 表面外延膜結(jié)晶形態(tài)分析表面外延膜結(jié)晶形態(tài)分析 圖示為低碳鋼板表面磷化膜形貌的二次電子像?？梢娏讏D示為低碳鋼板表面磷化膜形貌的二次電子像?？梢娏?/p>

38、 化膜為尺寸均勻的球狀結(jié)晶形態(tài)化膜為尺寸均勻的球狀結(jié)晶形態(tài) 樣品不需進(jìn)行處理樣品不需進(jìn)行處理，可直接觀察，可直接觀察 低碳鋼板表面磷化膜形貌低碳鋼板表面磷化膜形貌第四節(jié)第四節(jié) 表面形貌襯度原理及其應(yīng)用表面形貌襯度原理及其應(yīng)用40二、二、 二次電子像形貌襯度的應(yīng)用二次電子像形貌襯度的應(yīng)用(四四) 在其它方面的應(yīng)用在其它方面的應(yīng)用3. 磨損分析磨損分析 圖示為圖示為合金鋼表面磨損形貌二次電子像合金鋼表面磨損形貌二次電子像。根據(jù)磨損形貌。根據(jù)磨損形貌特征和工作條件分析其磨損機(jī)制特征和工作條件分析其磨損機(jī)制合金鋼表面磨損形貌二次電子像合金鋼表面磨損形貌二次電子像第四節(jié)第四節(jié) 表面形貌襯度原理及其應(yīng)用表

39、面形貌襯度原理及其應(yīng)用1 1二次電子像襯度及特點(diǎn)二次電子像襯度及特點(diǎn) 影響二次電子產(chǎn)額的因素主要影響二次電子產(chǎn)額的因素主要有：有： (1)(1)二次電子能譜特性；二次電子能譜特性；(2)(2)入射電子的能量；入射電子的能量；(3)(3)材料的原子序數(shù)；材料的原子序數(shù)；(4)(4)樣品傾斜角樣品傾斜角 。 二次電子像襯度的特點(diǎn)：二次電子像襯度的特點(diǎn)： （1 1）分辨率高）分辨率高（2 2）景深大，立體感強(qiáng)）景深大，立體感強(qiáng)（3 3）主要反應(yīng)形貌襯度。）主要反應(yīng)形貌襯度。 42第五節(jié)第五節(jié) 原子序數(shù)襯度原理及其應(yīng)用原子序數(shù)襯度原理及其應(yīng)用一、背散射電子像襯度原理及其應(yīng)用一、背散射電子像襯度原理及其

40、應(yīng)用1. 背散射電子像形貌襯度特點(diǎn)背散射電子像形貌襯度特點(diǎn) 與二次電子像一樣，與二次電子像一樣， 背散射電子像也能提供表面形貌襯背散射電子像也能提供表面形貌襯度度。但與二次電子像相比，背散射電子像形貌襯度特點(diǎn)為。但與二次電子像相比，背散射電子像形貌襯度特點(diǎn)為 1) 產(chǎn)生背散射電子的樣品區(qū)域較大，產(chǎn)生背散射電子的樣品區(qū)域較大， 所以背散射電子所以背散射電子圖像分辨率低圖像分辨率低 2) 二次電子能量很低，背向檢測(cè)器的二次電子能量很低，背向檢測(cè)器的 二次電子在柵極吸引下也能被檢測(cè)二次電子在柵極吸引下也能被檢測(cè) 到；而背散射電子的能量較高，背到；而背散射電子的能量較高，背 向探測(cè)器的信號(hào)難以檢測(cè)到，

41、見圖向探測(cè)器的信號(hào)難以檢測(cè)到，見圖 13-20，因此，因此圖像存在較大的陰影圖像存在較大的陰影圖圖13-20 檢測(cè)二次電子和檢測(cè)二次電子和背散射電子的比較背散射電子的比較43第五節(jié)第五節(jié) 原子序數(shù)襯度原理及其應(yīng)用原子序數(shù)襯度原理及其應(yīng)用1. 背散射電子像形貌襯度特點(diǎn)背散射電子像形貌襯度特點(diǎn)圖圖13-21所示為有凹坑樣品的二次電子像，凹坑底部清晰可見所示為有凹坑樣品的二次電子像，凹坑底部清晰可見。雖然背散射電子也能進(jìn)行形貌分析，但是他的分析效果。雖然背散射電子也能進(jìn)行形貌分析，但是他的分析效果遠(yuǎn)不及二次電子。因此，遠(yuǎn)不及二次電子。因此，在無特殊要求的表面形貌分析中在無特殊要求的表面形貌分析中，一

42、般利用二次電子信號(hào)成像，一般利用二次電子信號(hào)成像圖圖13-21 表面有凹坑樣品的二次電子像表面有凹坑樣品的二次電子像44一、背散射電子像襯度原理及應(yīng)用一、背散射電子像襯度原理及應(yīng)用2. 背散射電子像原子序數(shù)襯度原理背散射電子像原子序數(shù)襯度原理 圖圖13-22所示為原子序數(shù)對(duì)背散射電子產(chǎn)額的影響。所示為原子序數(shù)對(duì)背散射電子產(chǎn)額的影響。 背散背散射電子的產(chǎn)額隨原子序數(shù)增大而增大射電子的產(chǎn)額隨原子序數(shù)增大而增大，在原子序數(shù)，在原子序數(shù)Z小于小于40的的 范圍內(nèi)，近似為正比關(guān)系范圍內(nèi)，近似為正比關(guān)系 若利用背散射電子信號(hào)成像，對(duì)應(yīng)若利用背散射電子信號(hào)成像，對(duì)應(yīng) 樣品中平均原子序數(shù)大的區(qū)域圖像樣品中平均

43、原子序數(shù)大的區(qū)域圖像 較亮，對(duì)應(yīng)樣品中平均原子序數(shù)小較亮，對(duì)應(yīng)樣品中平均原子序數(shù)小 的區(qū)域圖像較暗的區(qū)域圖像較暗 不同物相元素組成不同，其平均原不同物相元素組成不同，其平均原 子序數(shù)也不同，利用背散射電子成子序數(shù)也不同，利用背散射電子成 像時(shí)，不同物相顯示不同的亮度像時(shí)，不同物相顯示不同的亮度圖圖13-22 背散射電子產(chǎn)額背散射電子產(chǎn)額與樣品原子序數(shù)的關(guān)系與樣品原子序數(shù)的關(guān)系第五節(jié)第五節(jié) 原子序數(shù)襯度原理及其應(yīng)用原子序數(shù)襯度原理及其應(yīng)用45一、背散射電子像襯度原理及應(yīng)用一、背散射電子像襯度原理及應(yīng)用2. 背散射電子像原子序數(shù)襯度原理背散射電子像原子序數(shù)襯度原理 為排除表面形貌襯度對(duì)原子序數(shù)襯度

44、的干擾，為排除表面形貌襯度對(duì)原子序數(shù)襯度的干擾， 可使用表可使用表面拋光而不腐蝕樣品，或采用一對(duì)面拋光而不腐蝕樣品，或采用一對(duì)(A、B)探測(cè)器檢測(cè)信號(hào)探測(cè)器檢測(cè)信號(hào) 將將A、B信號(hào)相加信號(hào)相加， 可可 獲得獲得原子序數(shù)襯度像原子序數(shù)襯度像； 將將A、 B信號(hào)相減信號(hào)相減， 可可 獲得獲得表面形貌襯度像表面形貌襯度像， 原理見圖原理見圖13-23 新型掃描電鏡多采用新型掃描電鏡多采用頂頂 插式環(huán)形四分割插式環(huán)形四分割背散射背散射 電子探測(cè)器電子探測(cè)器圖圖13-23 檢測(cè)器對(duì)的工作原理檢測(cè)器對(duì)的工作原理a) 表面光滑表面光滑 b) 成分均勻成分均勻 c) 形貌、成分有差別形貌、成分有差別第五節(jié)第五

45、節(jié) 原子序數(shù)襯度原理及其應(yīng)用原子序數(shù)襯度原理及其應(yīng)用46一、背散射電子像襯度原理及應(yīng)用一、背散射電子像襯度原理及應(yīng)用3. 背散射電子像原子序數(shù)襯度的應(yīng)用背散射電子像原子序數(shù)襯度的應(yīng)用 利用利用背散射電子成像背散射電子成像，不同物相因平均原子序數(shù)不同而，不同物相因平均原子序數(shù)不同而顯示不同的亮度，用于分析相的組成、形狀、尺寸及其分布顯示不同的亮度，用于分析相的組成、形狀、尺寸及其分布下圖所示為下圖所示為AlLi合金共晶組織形貌背散射電子像合金共晶組織形貌背散射電子像 鑄造鑄造AlLi合金共晶組織形貌背散射電子像合金共晶組織形貌背散射電子像 a) 橫截面橫截面 b) 縱截面縱截面 第五節(jié)第五節(jié) 原

46、子序數(shù)襯度原理及其應(yīng)用原子序數(shù)襯度原理及其應(yīng)用47一、背散射電子像襯度原理及應(yīng)用一、背散射電子像襯度原理及應(yīng)用3. 背散射電子像原子序數(shù)襯度的應(yīng)用背散射電子像原子序數(shù)襯度的應(yīng)用 下圖所示為下圖所示為Si3N4陶瓷與鋼釬焊接頭組織的不背散射電子陶瓷與鋼釬焊接頭組織的不背散射電子像。釬料為像。釬料為AgCuTi，接頭組織由，接頭組織由Si3N4陶瓷界面處的陶瓷界面處的TiN反應(yīng)反應(yīng)層和層和AgCu共晶組織組成共晶組織組成 Si3N4陶瓷與鋼釬焊接頭顯微組織的背散射電子像陶瓷與鋼釬焊接頭顯微組織的背散射電子像Si3N4Ag、Cu共晶共晶45鋼鋼反應(yīng)層反應(yīng)層第五節(jié)第五節(jié) 原子序數(shù)襯度原理及其應(yīng)用原子序

47、數(shù)襯度原理及其應(yīng)用48第三節(jié)第三節(jié) 掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡二、吸收電子像襯度原理及其應(yīng)用二、吸收電子像襯度原理及其應(yīng)用 吸收電子像吸收電子像的襯度為的襯度為原子序數(shù)襯度原子序數(shù)襯度，吸收電子的產(chǎn)額與，吸收電子的產(chǎn)額與背散射電子相反，隨樣品原子序數(shù)增大而減小，故背散射電子相反，隨樣品原子序數(shù)增大而減小，故吸收電子吸收電子像襯度與背散射電子像相反像襯度與背散射電子像相反，如圖，如圖13-24所示所示與背散射電子像相比，與背散射電子像相比，吸收電子像的分辨率較低吸收電子像的分辨率較低圖圖13-24 球墨鑄鐵的吸收電子像與背散射電子像的比較球墨鑄鐵的吸收電子像與背散射電子像的比較a) 背散射電子

48、像背散射電子像 b) 吸收電子像吸收電子像a)b)石墨石墨石墨石墨2 2背散射電子像襯度及特點(diǎn)背散射電子像襯度及特點(diǎn) 背散射系數(shù)與原子序數(shù)的關(guān)系 影響背散射電子產(chǎn)額的因素有影響背散射電子產(chǎn)額的因素有： (1)(1)原子序數(shù)原子序數(shù)Z Z (2)(2)入射電子能量入射電子能量E E0 0 (3)(3)樣品傾斜角樣品傾斜角 背散射電子襯度有以下幾類：背散射電子襯度有以下幾類： (1)(1)成分襯度成分襯度 (2)(2)形貌襯度形貌襯度 (3)(3)磁襯度磁襯度( (第二類第二類) ) 樣品中重元素區(qū)域相對(duì)于圖像上是亮區(qū)，而輕元素則樣品中重元素區(qū)域相對(duì)于圖像上是亮區(qū)，而輕元素則為暗區(qū)。為暗區(qū)。SEM應(yīng)應(yīng)