工程材料表征技術(shù)-課件 4.1.1掃描電鏡中的信號

建造中的Titanic號沉沒原因：

船體材料差

低溫環(huán)境

沖擊載荷掃描電鏡顯微分析Titanic號鋼板斷口宏觀及掃描電鏡圖片Titanic——含硫高的鋼板，韌性很差，特別是在低溫呈脆性。掃描電鏡顯微分析3掃描電鏡常用檢測信號及特征

樣品對入射電子束的作用主要是散射，其中包括彈性散射和非彈性散射。這一過程產(chǎn)生的信號主要有，背散射電子、吸收電子和透射電子，還有韌致輻射(連續(xù)X射線)入射電子對樣品的作用主要是原子電離，這一作用產(chǎn)生的信號主要有，二次電子、特征X射線和俄歇電子，此外還有陰極熒光等信號以下將分別介紹各種物理信號及其特點，以及所反映的樣品性質(zhì)和用途圖1所示為電子束與樣品作用產(chǎn)生的主要信號圖1電子束與固體樣品作用產(chǎn)生的信號4一、背散射電子被樣品原子散射，散射角大于90

而散射到樣品表面以外的一部分入射電子稱為背散射電子，包括彈性背散射電子和非彈性散射背散射電子產(chǎn)生于樣品表層幾百納米的深度范圍能量范圍較寬，從幾十到幾萬電子伏特產(chǎn)額隨樣品平均原子序數(shù)增大而增大，所以背散射電子像的襯度可反映對應(yīng)樣品位置的平均原子序數(shù)背散射電子像主要用于定性分析材料的成分分布和顯示相的形狀和分布掃描電鏡常用檢測信號及特征5二、吸收電子入射電子進入樣品后，經(jīng)多次非彈性散射使其能量消耗殆盡，最后被樣品吸收，這部分入射電子稱吸收電子產(chǎn)生于樣品表層約1微米的深度范圍產(chǎn)額隨樣品平均原子序數(shù)增大而減小。因為，在入射電子束強度一定的情況下，對應(yīng)背散射電子產(chǎn)額大的區(qū)域吸收電子就少，所以吸收電子像也可提供原子序數(shù)襯度吸收電子像主要也用于定性分析材料的成分分布和顯示相的形狀和分布掃描電鏡常用檢測信號及特征6三、透射電子若入射電子能量很高，且樣品很薄，則會有一部分電子穿過樣品，這部分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?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失具有特征值，稱為特征能量損失電子特征能量損失電子的能量與樣品中元素的原子序數(shù)有對應(yīng)關(guān)系，其強度隨對應(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，可進行微區(qū)成分的定性和定量分析掃描電鏡常用檢測信號及特征7四、二次電子在入射電子作用下，使樣品原子的外層價電子或自由電子被擊出樣品表面，稱為二次電子產(chǎn)生于樣品表層5~10nm的深度范圍能量較低，一般不超過50eV，大多數(shù)均小于10eV其產(chǎn)額對樣品表面形貌非常敏感，因此二次電子像可提供表面形貌襯度二次電子像主要用于斷口分析、顯微組織分析和原始表面形貌觀察等掃描電鏡常用檢測信號及特征8五、特征X射線如前(第一章)所述，當入射電子能量足以使樣品原子的內(nèi)層電子擊出時，原子處于能量較高的激發(fā)態(tài)，外層電子將向內(nèi)層躍遷填補內(nèi)層空位，發(fā)射特征X射線釋放多余的能量產(chǎn)生于樣品表層約1m的深度范圍其能量或波長與樣品中元素的原子序數(shù)有對應(yīng)關(guān)系其強度隨對應(yīng)元素含量增多而增大特征X射線主要用于材料微區(qū)成分定性和定量分析掃描電鏡常用檢測信號及特征9六、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)層躍遷填補內(nèi)層空位時，不以發(fā)射特征X射線的形式釋放多余的能量，而是向外發(fā)射外層的另一個電子，稱為俄歇電子產(chǎn)生于樣品表層約1nm的深度范圍