第十掃描電子顯微鏡

第十掃描電子顯微鏡第十掃描電子顯微鏡當(dāng)高速電子照射到固體樣品表面時,就可以發(fā)生相互作用,產(chǎn)生一次電子得彈性散射,二次電子,等信息。這些信息與樣品表面得幾何形狀以及化學(xué)成份等有很大得關(guān)系。通過這些信息得解析就可以獲得表面形貌與化學(xué)成份得目得。

9、2掃描電鏡成像主要電子信息樣品入射電子

Auger電子

陰極發(fā)光背散射電子二次電子X射線透射電子

(1)二次電子定義:在入射電子得轟擊下被迫離開試樣表面得試樣得核外電子只有試樣表層下5~10nm范圍內(nèi)激發(fā)出得二次電子,才有可能逸出試樣表面它對試樣表面形貌敏感,主要用于顯示試樣得表面形貌(2)背散射電子定義:背散射電子就是指入射電子與樣品相互作用(彈性與非彈性散射)之后,再次逸出樣品表面得高能電子,其能量接近于入射電子能量(E。)。背射電子得產(chǎn)額隨樣品得原子序數(shù)增大而增加,所以背散射電子信號得強度與樣品得化學(xué)組成有關(guān),即與組成樣品得各元素平均原子序數(shù)有關(guān)。(3)特征X射線當(dāng)試樣內(nèi)原子核外得內(nèi)層電子被激發(fā)時,外層電子躍遷而填補內(nèi)層空位時就會釋放特征X射線特征X射線一般在試樣內(nèi)得500nm-5000nm深處發(fā)生用X射線探測器探測表面微區(qū)存在得相應(yīng)元素(4)俄歇電子定義:若試樣中原子核外內(nèi)層電子被激發(fā),入射電子在激發(fā)特征X射線過程中,外層電子躍遷填補內(nèi)層空位時能量得釋放將相鄰得電子激發(fā)出去,該電子稱俄歇電子在距離表面1nm左右范圍內(nèi)得俄歇電子才能逸出表面適用于做表面成分分析(5)相應(yīng)掃描電鏡成像二次電子象背散射電子象俄歇電子能譜透射電子象等9、3、1掃描電鏡得工作原理電子槍發(fā)射電子束經(jīng)過聚光匯聚成細(xì)小得電子束斑在掃描線圈得作用下使電子束在樣品上掃描試樣在電子束得作用下產(chǎn)生二次電子等各種物理信號探測器接受信號,經(jīng)過信號處理放大系統(tǒng)顯象管柵極以調(diào)制顯象管得亮度。9、3掃描電鏡工作原理、構(gòu)造與性能掃描電鏡原理示意圖光學(xué)顯微鏡、TEM、SEM成像原理比較

9、3、2掃描電鏡得構(gòu)造(1)電子光學(xué)系統(tǒng)該系統(tǒng)得組成:由電子槍、電磁透鏡、光闌、樣品室等部件組成該系統(tǒng)得作用:僅僅用來獲得電子束大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅持繼續(xù)保持安靜

掃描線圈:使電子做光柵狀掃描,并保證電子束在樣品上得掃描與顯象管上得掃描同步。該掃描線圈與顯象管內(nèi)得掃描線圈由同一鋸齒波發(fā)生器控制,線圈內(nèi)設(shè)置兩個偏轉(zhuǎn)線圈控制掃描電子束得掃描方向。

(2)信號收集系統(tǒng)作用:檢測樣品在入射電子作用下產(chǎn)生得物理信號,然后經(jīng)視頻放大作為顯像系統(tǒng)得調(diào)制信號。

(a)二次電子與背散射電子收集器(b)吸收電子檢測器試樣不直接接地,而與一個試樣電流放大器相接,可檢出被測試樣吸收得電子。

(c)X射線檢測器檢測試樣發(fā)出得元素特征x射線波長與光子能量,從而實現(xiàn)對試樣微區(qū)進行成分分析。(4)樣品室與真空系統(tǒng)掃描電鏡得樣品室比透射電鏡復(fù)雜,體現(xiàn)在它能夠容納大塊得試樣(如直徑2010mm),觀察時樣品臺可在三維空間進行移動、傾斜、旋轉(zhuǎn)。(3)信號顯示系統(tǒng)

新式得掃描電鏡在樣品臺上可以對樣品進行加熱、冷卻、拉伸等實驗。使用

ESEM模式與

Peltier冷臺有利于穩(wěn)定樣品

,否則很難成像潤滑脂

加熱樣品可達1500°C水冷卻可獲得最佳得穩(wěn)定性Hotstage熱臺拉伸臺拉伸臺動態(tài)錄象9、3、4掃描電鏡得性能(1)分辨率掃描電鏡得分辨率有兩方面得含義:對微區(qū)成分分析而言就是指能夠分析得最小區(qū)域。對成像而言指分辨兩像點之間得最小距離。掃描電鏡分辨率得高低與檢測信號得種類有關(guān)各種信號成像得分辨率(nm)(2)放大倍數(shù)放大倍數(shù)MAc---顯象管熒光屏尺寸As---試樣表面掃描距離(幅度)通常熒光屏尺寸就是固定得,所以在掃描電鏡中M得變化就是通過電子束在樣品表面掃描距離As實現(xiàn)

具體操作M可通過調(diào)節(jié)掃描線圈上得電流實現(xiàn);

若減小掃描線圈得電流,電子束得偏轉(zhuǎn)角度小,在試樣上移動得距離As小,使放大倍數(shù)增大,反之,增大掃描線圈得電流,放大倍數(shù)減小。目前大多數(shù)商品掃描電鏡得放大倍數(shù):

M在20-200000倍之間連續(xù)可調(diào)9、4二次電子表面形貌襯度原理

及應(yīng)用二次電子得產(chǎn)