現(xiàn)代分析測試技術(shù)-掃描電鏡課件

第三章掃描電子顯微鏡ScanningElectronMicroscopy第三章掃描電子顯微鏡ScanningElectron2“清晨林中漫步”氧化錫納米線的SEM照片2“清晨林中漫步”3“花粉上的黃昏”二氧化鈦花粉表面的SEM照片。此花粉是通過形狀不變的“氣-固”替換反應被轉(zhuǎn)化成了氧化鈦。其外觀上的粒狀表面是納米晶體銳鈦礦。此圖經(jīng)后續(xù)圖片加工，增加了顏色和照明效果。3“花粉上的黃昏”4人體單個淋巴細胞SEM圖像蒼蠅SEM圖像蜜蜂SEM圖像霍亂細菌SEM圖像4人體單個淋巴細胞SEM圖像蒼蠅SEM圖像蜜蜂SEM圖像霍5各種花粉的SEM圖像

5各種花粉的SEM圖像6教學目標（4學時）學習和掌握掃描電子顯微鏡(簡稱掃描電鏡)的基本特征內(nèi)容掌握掃描電子顯微鏡的基本原理、結(jié)構(gòu)清楚理解掃描電子顯微鏡原理中的物理概念理解掃描電鏡制樣方法了解掃描電鏡的應用6教學目標（4學時）學習和掌握掃描電子顯微鏡(簡稱掃描電鏡)77人眼

掃描電子顯微鏡分辨率：0.1~0.2mm0.2

μm1nm光學顯微鏡

透射電子顯微鏡一、與其他顯微鏡比較，掃描電鏡的特點77人眼掃描電子顯微鏡分辨率：0.1~0.2mm88光學顯微鏡掃描電鏡優(yōu)點：可觀察大塊樣品

缺點：分辨本領(lǐng)、放大倍數(shù)、景深低

透射電子顯微鏡優(yōu)點：分辨本領(lǐng)、放大倍數(shù)高缺點：對樣品厚度要求苛刻

優(yōu)點：分辨本領(lǐng)、放大倍數(shù)高，景深大，樣品制備方便，配有X射線能譜儀裝置，可同時進行顯微組織形貌的觀察和微區(qū)成分分析斷口形貌分析納米材料形貌分析微電子工業(yè)檢測……88光學顯微鏡掃描電鏡優(yōu)點：可觀察大塊樣品透射電子顯微99光學顯微鏡圖像(b)掃描電子顯微鏡圖像多孔硅的兩種圖像比較圖像景深小成像質(zhì)量差僅看清硅柱在某一高度附近的形貌圖像景深大且分辨率較高完整的多孔硅形貌像99光學顯微鏡圖像(b)掃描電子顯微鏡圖像圖像景1010樣品電子束晶格位場電子庫侖場透射電子背散射電子二次電子X射線Auger電子

陰極發(fā)光吸收電子入射電子方向變化，動能無變化入射電子方向變化，動能變化散射彈性散射非彈性散射電子、光子、中子等二、電子與固體試樣的交互作用1010樣品電子束晶格位場透射電子背散射電子二次電子X射1111樣品電子束透射電子背散射電子二次電子X射線Auger電子

陰極發(fā)光吸收電子二次電子

是指被入射電子束轟擊出來的樣品中原子的核外電子。入射電子與樣品中原子的價電子發(fā)生非彈性散射作用而損失的那部分能量（30～50eV）激發(fā)核外電子脫離原子，能量大于材料逸出功的價電子可從樣品表面逸出，成為真空中的自由電子特征二次電子的能量較低。二次電子試樣表面狀態(tài)非常敏感，能有效顯示試樣表面的微觀形貌；二次電子的分辨率可達5～10nm，即為掃描電鏡的分辨率。2.1電子顯微鏡常用的信號1111樣品電子束透射電子背散射電子二次電子X射線Auge1212樣品電子束透射電子背散射電子二次電子X射線Auger電子

陰極發(fā)光吸收電子背散射電子是被固體樣品中的原子反彈回來的一部分入射電子。

特征背散射電子反映樣品表面的不同取向、不同平均原子量的區(qū)域差別，產(chǎn)額隨原子序數(shù)的增加而增加；利用背散射電子為成像信號，可分析形貌特征，也可顯示原子序數(shù)襯度而進行定性成分分析。與樣品中原子核作用而形成的彈性背散射電子與樣品中核外電子作用而形成的非彈性背散射電子1212樣品電子束透射電子背散射電子二次電子X射線Auge1313樣品電子束透射電子背散射電子二次電子X射線Auger電子

陰極發(fā)光吸收電子x射線入射電子和原子中的內(nèi)層電子發(fā)生非彈性散射作用而損失一部分能量（幾百個eV），激發(fā)內(nèi)層電子發(fā)生電離，形成離子，該過程稱為芯電子激發(fā)。除了二次電子外，失去內(nèi)層電子的原子處于不穩(wěn)定的較高能量狀態(tài)，將依一定的選擇定則向能量較低的量子態(tài)躍遷，躍遷過程中發(fā)射出反映樣品中元素組成信息的特征X射線特征X射線光子反應樣品中元素的組成情況，可用于材料的成分分析。1313樣品電子束透射電子背散射電子二次電子X射線Auge14高速度粒子(電子或光子)激發(fā)態(tài)KLhKL=L-

KKL=h=hc/

對于原子序數(shù)為Z的確定的物質(zhì)來說，各原子能級的能量差是固有的，所以λ也是固有的特征X射線產(chǎn)生示意圖：

14高速度粒子激發(fā)態(tài)KLhKL=L-K1515樣品電子束透射電子背散射電子二次電子X射線Auger電子

陰極發(fā)光吸收電子Auger電子在特征X射線過程中，如果在原子內(nèi)層電子能級躍遷過程中釋放出來的能量并不以X射線的形式發(fā)射出去，而是用這部分能量把空位層內(nèi)的另一個電子發(fā)射出去，這個被電離出來的電子稱為Auger（俄歇）電子。特征俄歇電子的平均白由程很小(1nm左右).只有在距離表面層1nm左右范圍內(nèi)(即幾個原子層厚度)逸出的俄歇電子才具備特征能量，因此俄歇電子特別適用于表面層的成分分析。1515樣品電子束透射電子背散射電子二次電子X射線Auge1616樣品電子束透射電子背散射電子二次電子X射線Auger電子

陰極發(fā)光吸收電子吸收電子

入射電子進入樣品后，經(jīng)多次非彈性散射能量損失殆盡,最后被樣品吸收。

若在樣品和地之間接入一個高靈敏度的電流表，就可以測得樣品對地的信號，這個信號是由吸收電子提供的。利用測量吸收電子產(chǎn)生的電流，既可以成像，又可以獲得不同元素的定性分布情況特征當電子束入射一個多元素的樣品表面時，則產(chǎn)生背散射電子較多的部位(原子序數(shù)大)其吸收電子的數(shù)量就較少?？蛇M行微區(qū)成分定性分析。1616樣品電子束透射電子背散射電子二次電子X射線Auge1717樣品電子束透射電子背散射電子二次電子X射線Auger電子

陰極發(fā)光吸收電子透射電子如果被分析的樣品很?。敲淳蜁幸徊糠秩肷潆娮哟┻^薄樣品而成為透射電子。特征它含有能量和入射電子相當?shù)膹椥陨⑸潆娮?，還有各種不同能量損失的非彈性散射電子。攜帶被樣品衍射、吸收的信息，可進行微區(qū)成份定性分析。1717樣品電子束透射電子背散射電子二次電子X射線Auge1818電子在樣品內(nèi)散射區(qū)域的形狀主要取決于原子序數(shù)，改變電子能量只引起作用體積大小的改變而不會顯著改變形狀。

2.2各種信號的深度與區(qū)域大小

高能電子束受到物質(zhì)原子的散射作用偏離入射方向，向外發(fā)散；隨著深度的增加，分布范圍增大，動能不斷降低、直至為0，形成一個作用區(qū)?！袄嫘巫饔皿w積”：對輕元素樣品，入射電子經(jīng)多次小角散射，在未達到較大散射角之前已深入樣品內(nèi)部；最后散射角增大，達到漫散射的程度?！鞍肭蛐巫饔皿w積”：對重元素樣品，入射電子在樣品表面不很深的位置就達到漫反射的程度。1818電子在樣品內(nèi)散射區(qū)域的形狀主要取決于原子序數(shù)，19192020深度能逸出材料表面的俄歇電子距表面的深度：0.4~2nm；能逸出材料表面的二次電子距表面的深度：5~10nm；能逸出材料表面的X射線距表面的深度：500nm~5μm。分辨率

二次電子像的分辨率主要取決于電子探針束斑尺寸和電子槍的亮度。二次電子的最高分辨率可達0.25nm。掃描電鏡的分辨率指的是二次電子的分辨率。表面信號俄歇電子二次電子背散射電子X射線﹥﹥5~10nm50~200nm100~1000nm2020深度表面信號俄歇電子二次電子背散射電子X射線﹥﹥5~2121三、掃描電鏡工作原理光柵掃描：電子束受掃描系統(tǒng)的控制在樣品表面上逐行掃描；試樣的掃描區(qū)與顯示器上的圖象一一對應。逐點成像：電子束掃描的每一點都會產(chǎn)生相應的信號，信號越強，像點越亮。逐點成像光柵掃描2121三、掃描電鏡工作原理光柵掃描：電子束受掃描系統(tǒng)的控制2222四、掃描電鏡的構(gòu)造掃描電鏡電子光學系統(tǒng)信號收集及顯示系統(tǒng)真空系統(tǒng)和電源系統(tǒng)2222四、掃描電鏡的構(gòu)造掃描電鏡電子光學系統(tǒng)信號收集及顯示23掃描電鏡圖像的放大倍數(shù)定義為顯像管中電子束在熒光屏上的掃描振幅和電子光學系統(tǒng)中電子束在試樣上掃描振幅的比值.M=L/lM:放大倍數(shù)L：為顯像管的熒光屏尺寸l：電子束在試樣上掃描距離23掃描電鏡圖像的放大倍數(shù)定義為顯像管中電子束2424

電子槍電磁透鏡掃描系統(tǒng)樣品室4.1電子光學系統(tǒng)：獲得掃描電子束，作為使樣品產(chǎn)生各種物理信號的激發(fā)源。主要組成部分2424電子槍4.1電子光學系統(tǒng)：獲得掃描電子束，251）

電子槍發(fā)卡式鎢燈絲熱陰極電子槍六硼化鑭熱陰極電子槍場發(fā)射電子槍

251）電子槍發(fā)卡式鎢燈絲熱陰極電子槍26

柵極電壓比陰極更負，自偏壓回路起限制和穩(wěn)定電子束流的作用。發(fā)射電子使電子匯聚使電子加速熱陰極電子槍原理26柵極電壓比陰極更負，自偏壓回路起限制和穩(wěn)定27

鎢燈絲電子槍發(fā)射率較低，只能提供亮度104-105A/cm2、直徑20-50um的電子源。經(jīng)電子光學系統(tǒng)中二級或三級聚光鏡縮小聚焦后，在樣品表面束流強度為1011-1013A/cm2時，掃描電子束最小直徑才能達到60-70nm。27鎢燈絲電子槍發(fā)射率較低，只能提供亮度104-28

六硼化鑭(LaB6)燈絲的功函數(shù)為2.4eV，較鎢絲為低，因此同樣的電流密度，使用LaB6只要在1500K即可達到，而且亮度更高，因此使用壽命便比鎢絲高出許多，電子能量散布為1eV，比鎢絲要好。但因LaB6在加熱時活性很強，所以必須在較好的真空環(huán)境下操作，因此儀器的購置費用較高。一般LaB6開始是一個完整的晶體，燒到最后就失去原來的形狀，尖端沒了，呈紫紅色。28六硼化鑭(LaB6)燈絲的功函數(shù)為2.4eV，較

場發(fā)射槍的電子發(fā)射是通過外加電場將電子從槍尖拉出來實現(xiàn)的。由于越尖銳處槍體的電子脫出能力越大，因此只有槍尖部位才能發(fā)射電子。這樣就在很大程度上縮小了發(fā)射表面。通過調(diào)節(jié)外加電壓可控制發(fā)射電流和發(fā)射表面。在樣品表面可以得到3-5nm的電子束斑。場發(fā)射電子槍原理場發(fā)射槍的電子發(fā)射是通過外加電場將電子從槍尖拉出來30場發(fā)射電子槍必需保持超高真空度，來防止陰極表面累積原子。由于超高真空設(shè)備價格極為高昂，所以一般除非需要高分辨率SEM，否則較少采用場發(fā)射電子槍。30場發(fā)射電子槍必需保持超高真空度，來防止陰極表面累積原子。312）電磁透鏡—匯聚電子束電磁透鏡為什么會匯聚電子束？

電荷在磁場中運動時會受到洛侖茲力作用洛侖茲力總是垂直于與電子運動方向和磁場方向不會改變電子運動速率，只會改變其方向旋轉(zhuǎn)對稱的磁場對電子束有聚焦作用，能使電子束聚焦成像。產(chǎn)生這種旋轉(zhuǎn)對稱非均勻磁場的線圈裝置就是電磁透鏡。312）電磁透鏡—匯聚電子束電磁透鏡為什么會匯聚電子束？32一個以θ角進入均勻磁場中的運動電子的行進路線32一個以θ角進入均勻磁場中的運動電子的行進路線33掃描電鏡中電子的聚焦原理：

通電的短線圈就是一個簡單的電磁透鏡，它能造成一種軸對稱不均勻分布的磁場。一束平行于主軸的入射電子束通過電磁通鏡時將被聚焦在軸線上一點，即焦點。33掃描電鏡中電子的聚焦原理：34經(jīng)過電磁透鏡二級或三級的聚焦，在樣品表面上可得到極細的電子束斑。在采用場發(fā)射電子槍的掃描電鏡中，可形成一個直徑為幾個納米的電子束斑。最末級聚光鏡因為緊靠樣品上方，且在結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面有一定特殊性，故也稱為物鏡。34經(jīng)過電磁透鏡二級或三級的聚焦，在樣品表面上可得到極細的353.掃描系統(tǒng)由掃描信號發(fā)生器、放大控制器等電子線路和相應的掃描線圈所組成。作用：提供入射電子束在樣品表面上以及陰極射線管電子束在熒光屏上的同步掃描信號，改變?nèi)肷潆娮邮跇悠繁砻鎾呙枵穹?，以獲得所需放大倍數(shù)的掃描像。353.掃描系統(tǒng)由掃描信號發(fā)生器、放大控制器等電子線路和相36樣品室中放有探測器，樣品臺能使樣品做平移、傾斜和轉(zhuǎn)動等運動，便于對樣品每一個特定位置進行觀察。新型SEM中樣品室?guī)в懈鞣N附件，可對樣品進行加熱、冷卻和進行機械性能測試。

4）樣品室36樣品室中放有探測器，樣品臺能使樣品做平移、傾374.2信號收集系統(tǒng)及圖像顯示系統(tǒng)

信號收集系統(tǒng)作用：檢測樣品在入射電子作用下產(chǎn)生的物理信號，然后經(jīng)視頻放大，作為顯示系統(tǒng)的調(diào)制信號。不同的物理信號，要用不同類型的檢測系統(tǒng)。二次電子、背散射電子等信號通常采用閃爍計數(shù)器來檢測。閃爍計數(shù)器是掃描電子顯微鏡中最主要的信號檢測器。它由法拉第網(wǎng)杯、閃爍體、光導和光電倍增器所組成。374.2信號收集系統(tǒng)及圖像顯示系統(tǒng)信號收集3838加200～500V正偏壓吸引二次電子增大檢測有效立體角加50V負偏壓阻止二次電子二次電子背散射電子因此樣品上各點的狀態(tài)各不相同，所以接收到的信號也不相同，于是就可以在顯像管上看到一幅反映試樣各點狀態(tài)的掃描電子顯微圖像。使進入檢測器的背散射電子聚焦在閃爍體上。3838加200～500V正偏壓吸引二次電子增大檢測有效立體3939

作用：為保證掃描電子顯微鏡電子光學系統(tǒng)的正常工作；防止樣品的污染；保持燈絲壽命；避免極間放電等問題。

真空度要求保持1.33×10-2~1.33×10-3Pa。4.3真空系統(tǒng)3939作用：為保證掃描電子顯微鏡電子光學系統(tǒng)4040

掃描電鏡襯度像的形成：利用試樣表面微區(qū)特征的差異(包括形貌、原子序數(shù)、化學成分、晶體結(jié)構(gòu)或位相等)，在電子束作用下產(chǎn)生強度不同的物理信號，使陰極射線管在熒屏上不同區(qū)域呈現(xiàn)出不同的亮度，而獲得具有一定襯度的圖像。五、掃描電鏡襯度像二次電子像背散射電子圖像分辨率高、立體感強背散射電子受元素的原子序數(shù)影響大，背散射電子像能大致反映輕、重元素的平面分布信息。掃描電鏡形貌分析的常用物理信號。定性的探測不同成分的元素的分布特征特征用途用途4040掃描電鏡襯度像的形成：利用試樣表面微5.1二次電子像利用二次電子所成的像—形貌襯度二次電子來自試樣表面層5～10nm的深度范圍，表面形貌特征對二次電子的發(fā)射系數(shù)（也稱發(fā)射率）有很大影響；可由下式表示：δ0

--物質(zhì)的二次電子發(fā)射系數(shù)，與具體物質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。α

--入射電子與樣品表面法線之間的夾角。表面形貌襯度由試樣表面的不平整性引起。二次電子的發(fā)射系數(shù)隨α角的增大而增大5.1二次電子像利用二次電子所成的像—形貌襯度二次電子來4242表面形貌對二次電子產(chǎn)率的影響①

α角大，入射電子束的作用體積較靠近試樣表面，使作用體積內(nèi)產(chǎn)生的大量二次電子離開表面的機會增加；②

α角大，入射電子束的總軌跡增長，引起電子電離的機會增多。黑影部分表示能從表面出來的二次電子體積

α=0°α=45°α=60°4242表面形貌對二次電子產(chǎn)率的影響①α角大，入射電子束4343結(jié)論：在試樣表面凸凹不平的部位，入射電子束作用產(chǎn)生的二次電子信號的強度要比在試樣表面平坦的部位產(chǎn)生的信號強度大，從而形成表面形貌襯度。4343結(jié)論：在試樣表面凸凹不平的部位，入射電子束作用產(chǎn)生的4444小顆粒尖端側(cè)面凹槽實際樣品中二次電子的激發(fā)過程示意圖凸出的尖端、小顆粒以及比較的斜面出二次電子較多，亮度大。4444小顆粒尖端側(cè)面凹槽實際樣品中二次電子的激發(fā)過程示意圖4545特點：二次電子大部分是由價電子激發(fā)出來的，所以原子序數(shù)的影響不大明顯。當Z<20時，δ隨著Z的增加而增大；當Z>20時，δ與Z幾乎無關(guān)。4545特點：二次電子大部分是由價電子激發(fā)出來的，所以原子序β—Al2O3試樣形貌像2200×拋光面二次電子形貌襯度應用示例β—Al2O3試樣形貌像2200×拋光面二次電子形貌襯4747斷口分析功能陶瓷沿晶斷口的二次電子像，斷裂均沿晶界發(fā)生，有晶粒拔出現(xiàn)象，晶粒表面光滑，還可以看到明顯的晶界相。4747斷口分析功能陶瓷沿晶斷口的二次電子像，斷裂均沿晶界48（a）陶瓷燒結(jié)體的表面圖像（b）多孔硅的剖面圖48（a）陶瓷燒結(jié)體的表面圖像（b）多孔硅的剖面圖4949鈦酸鉍鈉粉體的六面體形貌20000×粉體形貌觀察PZT粉體的形貌20000×4949鈦酸鉍鈉粉體的六面體形貌20000×粉體形貌觀察P5050其它5050其它5151

牙釉質(zhì)表面形貌（酸蝕前）牙釉質(zhì)表面形貌（酸蝕后）5151牙釉質(zhì)表面形貌（酸蝕前）牙釉質(zhì)表面5252形貌襯度5.2背散射電子像背散射電子能量在50eV到接近于入射電子的能量。背散射電子像既可以用來顯示形貌襯度，也可以用來顯示成分襯度。利用背散射電子的成像類似二次電子，樣品表面的形貌也影響背散射電子的產(chǎn)率，在α角較大(尖角)處，背散射電子的產(chǎn)率高；在α角較小(平面)處，背散射電子的產(chǎn)率低。5252形貌襯度5.2背散射電子像背散射電子能量在50e5353特點：1、分辨率遠比二次電子低，用背散射電子信號進行形貌分析，由于背反射電子是來自一個較大的作用體積，成像單元變大是分辨率降低的原因2、背反射電子能量較高，它們以直線軌跡逸出樣品表面，對于背向檢測器的樣品表面，因檢測器無法收集到背反射電子，因此在圖像上顯示出很強的襯度。5353特點：5454

由試樣微區(qū)的原子序數(shù)或化學成分的差異所形成的像。

特點：背散射電子是受原子反射回來的入射電子，受核效應的影響比較大。成分襯度經(jīng)驗公式，對原子序數(shù)大于10的元素，背散射電子發(fā)射系數(shù)可表示為背散射電子發(fā)射系數(shù)隨原子序數(shù)Z的增大而增加。5454由試樣微區(qū)的原子序數(shù)或化學成分的差異所形成的像。55

對于表面光滑無形貌特征的厚試樣，當試樣由單一元素構(gòu)成時，則電子束掃描到試樣上各點時產(chǎn)生的信號強度是一致的。得到的像中不存在襯度。55對于表面光滑無形貌特征的厚試樣，當試樣由單5656若試樣表面存在不均勻的元素分布，平均原子序數(shù)較大的區(qū)域產(chǎn)生較強的背散射電子信號，因而在背散射電子像上顯示出較亮的襯度；反之，平均原子序數(shù)較小的區(qū)域在背散射電子圖像上是暗區(qū)。因此，可根據(jù)背散射電子像的亮暗程度，判別出相應區(qū)域的原子序數(shù)的相對大小，由此可對金屬及其合金的顯微組織進行成分分析。鉛富集的區(qū)域亮度高，錫富集的區(qū)域相對較暗。二次電子圖像背散射電子圖PbSn只有表面起伏的形貌信息背反射電子信號強度要比二次電子低的多，所以粗糙表面的原子序數(shù)襯度往往被形貌襯度所掩蓋。5656若試樣表面存在不均勻的元素分布，平均原子序數(shù)較大的區(qū)57背散射電子圖像的獲得背散射電子信號接收器由兩塊獨立的檢測器組成，位于樣品的正上方，對既要進行形貌觀察又要進行成分分析的樣品，將左右兩個檢測器各自得到的背散射電子信號進行電路上的加減處理，便能得到單一信息。57背散射電子圖像的獲得背散射電子信號接收器由兩塊獨立的檢測5858對于原子序數(shù)信息來說，兩個檢測器得到的信號，大小和極性相同；對于形貌信息來說，兩個檢測器得到的信號，絕對值相同，極性相反；因此，將檢測器得到的信號相加，能得到反映樣品原子序數(shù)的信息；

相減，得到反映樣品的形貌信息。a)成分有差別b)形貌有差別c)成份形貌都有差別5858對于原子序數(shù)信息來說，兩個檢測器得到的信號，大小和極5959可以將背散射成像與二次電子成像結(jié)合使用，這樣圖像層次(景深)增加，細節(jié)清楚。帶有凹坑樣品的掃描電鏡照片5959可以將背散射成像與二次電子成像結(jié)合使用，這樣圖像層次六、掃描電鏡的主要優(yōu)勢

分辨率高放大倍數(shù)高（M=Ac/As）。景深D大（Ds≈2ΔR0/β）保真度好樣品制備簡單六、掃描電鏡的主要優(yōu)勢分辨率高6161

影響掃描電鏡的分辨本領(lǐng)的主要因素有：

(a)入射電子束束斑直徑：為掃描電鏡分辨本領(lǐng)的極限。一般，熱陰極電子槍的最小束斑直徑可縮小到6nm，場發(fā)射電子槍可使束斑直徑小于3nm。1、分辨率高6161影響掃描電鏡的分辨本領(lǐng)的主要因素有：1、分辨率6262(b)入射電子束在樣品中的擴展效應：擴散程度取決于入射束電子能量和樣品原子序數(shù)的高低。入射束能量越大，樣品原子序數(shù)越小，則電子束作用體積越大，產(chǎn)生信號的區(qū)域隨電子束的擴散而增大，從而降低了分辨率。電子束在不同樣品中的作用模擬圖不同能量的電子束在樣品中的作用模擬圖6262(b)入射電子束在樣品中的擴展效應：擴散程度取決于6363(c)

成像方式及所用的調(diào)制信號信號二次電子俄歇電子背散射電子吸收電子特征X射線分辨率nm5~105~1050~200100~1000100~10006363(c)成像方式及所用的調(diào)制信號信號二次電子俄歇電子電子束的滴狀作用體積示意圖能量較低平均自由程較短樣品的淺層表面內(nèi)逸出尚未向橫向擴展理想情況下，這兩種電子的分辨率就相當于束斑的直徑(約為5~10nm

)。電子束的滴狀作用體積示意圖能量較低樣品的淺層表面內(nèi)逸出理想情電子束的滴狀作用體積示意圖能量較高穿透能力較強樣品的較深區(qū)域逸出有較寬的側(cè)向擴展背散射電子的分辨率比二次電子像低(一般在50~200nm

)。電子束的滴狀作用體積示意圖能量較高樣品的較深區(qū)域逸出背散射電若用吸收電子、X射線、陰極熒光等調(diào)制成像，由于這些信號均來自于整個電子束散射區(qū)域，使所得掃描像分辨率比背散射電子更低，一般在l00nm或l000nm以上不等。電子束的滴狀作用體積示意圖若用吸收電子、X射線、陰極熒光等調(diào)制成像，由于這些信號均來自2、放大倍數(shù)高掃描電鏡的放大倍數(shù)M=

Ac/As

。Ac--熒光屏上圖像的邊長（固定值，一般100nm）As--電子束在樣品表面掃描的幅度我們只要減小鏡筒中電子束的掃描幅度，就可以得到高的放大倍數(shù)，反之，放大倍數(shù)就減小。

例如熒光屏的寬度Ac

＝100mm時，電子束在樣品表面掃描幅度As=0.005mm(5μm)，放大倍數(shù)為20000倍。2、放大倍數(shù)高掃描電鏡的放大倍數(shù)M=Ac/As。3、景深D大

景深是指焦點前后的一個距離范圍，該范圍內(nèi)所有物點所成的圖像符合分辨率要求，可以成清晰的圖像；也即，景深是可以被看清的距離范圍。

掃描電子顯微鏡景深比一般光學顯微鏡景深大100-500倍，比透射電子顯微鏡的景深大10倍。由于圖像景深大，所得掃描電子像富有立體感。

3、景深D大景深是指焦點前后的一個距離范圍，該

電子束的發(fā)散度很小，其景深取決于臨界分辨本領(lǐng)d0和電子束入射半角αc。

與放大倍數(shù)有關(guān)放大倍數(shù)(M)降低、入射電子角(αc)減小，景深(F)會增加。電子束入射半角的對景深的影響電子束的發(fā)散度很小，其景深取決于臨界分辨本領(lǐng)d0和電70用小尺寸的光闌和大的工作距離可以獲得小的入射電子角，以增加景深.工作距離對景深的影響

70用小尺寸的光闌和大的工作距離可以獲得小的入射電子角，以增7171多孔Si