《电子显微技术》PPT课件

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1、扫描电子显微技术2012年3月扫描电镜是近几十年来才完善起来的一种光学仪器,可对较大试样进行原始表面观察,可对试样进行形貌、成分、晶体学、阴极发光、感应电导等方面的分析。在试样室内加入冷却、加热、弯曲、离子腐蚀等附件，可进行动态观察。目前，透射扫描电镜的分辨率已达5Å，表面扫描电镜二次电子象以优于60Å一、扫描电镜的特点1、仪器分辨本领较高，分辨率可小于5Å。2、仪器放大倍数变化范围大（一般为10~150000），且连续可调。3、观察式样景深大，富有立体感4、样品制备简单5、图象质量容易控制二、扫描电镜的电子与物质的相互作用当高能入射

2、电子束轰击样品表面时，由于入射电子束与样品间的相互作用，有99%以上的入射电子能量转变为电子热能，而余下的1%入射电子能量，将从样品中激发出各种有用的信息，主要有：二次电子：从距样品表面100Å左右深度范围内激发出来的低能电子背散射电子：从距样品表面0.1~1µm深度范围内散射回来的入射电子，其能量近似入射电子的能量。透射电子：透过样品的电子吸收电子：残存在样品中的入射电子。俄歇电子：从距样品表面几Å深度范围内发射的并具有特征能量的二次电子。X射线：从样品原子内部发射出来的具有一定能量的特征X射线，发射深度为0.5~5µm范围。阴极荧

3、光：入射电子束轰击发光材料时，从样品中激发的可见光或红外线。二、扫描电镜的电子与物质的相互作用为方便起见，实际收集不同种类的发射电子信息时，在扫描电镜中常人为的规定：凡能量小于50ev的发射电子均归属为二次电子，能量大于50ev的发射电子均归属为背散射电子。而把比入射电子能量低10~100ev的发射电子均归属为低损失电子。名称人为定义背散射电子能量大于50ev的发射电子二次电子能量小于50ev的发射电子低损失电子能量低于入射电子10~100ev的发射电子俄歇电子具有特征能量二、扫描电镜的电子与物质的相互作用各种信号成象的分辨率信号二次

4、电子背反射电子吸收电子感应阴极发光分辨率（Å）50500~20001000~100003000~100003000~10000三、结构原理扫描电镜由电子光学系统、信号接收处理系统、供电系统、真空系统组成。电子光学系统只有起聚焦作用的会聚透镜，而没有透射电镜里起放大作用的物镜、中间镜和投影镜。三、结构原理在扫描电镜中，电子枪发射出来的电子束，经三个电磁透镜聚焦后，成为直径为20微米~25Å的电子束。末级透镜上部的扫描线圈能使电子束在试样表面上做光栅状扫描。试样在在电子束的作用下，激发出各种信号，信号的强度取决于试样表面的形貌、受激发区的

5、形貌和晶体取向。设在试样附近的探测器和试样接地之间的高灵敏度毫微安计把激发出的电子信号接收下来，经信号处理放大后，输送到显像管栅极以调制显像管的亮度。由于显像管中的电子束和镜筒中的电子束是同步扫描的，显像管上各点的亮度由试样上各点激发出的电子信号强度来调制的，试样表面上任一点所收集来的信号强度与显像管屏上相应点亮度之间是一一对应的。试样各点状态不同，显像管各点相应的也不相同，由此得到的象是样品状态的反映。值得强调的是，入射电子束在试样表面是逐点扫描的，象是逐点记录的（1）电子光学系统电子光学系统：起信息激发源的作用，由这部分提供一个能

6、量、强度和斑点直径可调的电子束，并将其打在样品上。主要组成是电子枪、电磁透镜、光阑象散较正器扫描线圈线卷及有关电源。电子枪：由阴极、栅极和阳极构成。阴极由钨丝组成加热后可发射热电子。栅极呈圆柱形或圆锥形，其作用是把发散的电子束会聚起来，在阳极附近形成一个最小的电子束腰称之为交叉斑。阳极的作用是通过高压电源在阴极与阳极之间形成加速电场拉出热电子，使由阴极发出的热电子形成具有一定能量的电子束。电磁透镜：是缩小透镜，它的物就是电子束的交叉斑，打在样品上的入射电子束斑是交叉斑的象。通常使用两个或三个电子透镜，以使电子束斑直径缩小100~200

7、0倍。光阑：主要有会聚镜光阑和物镜光阑。会聚镜光阑的作用是挡掉由电子枪出来的散射角较大的电子或其它杂散电子。物镜光阑的作用是可在镜筒外进行调节和选择孔径。（2）信号接收和处理系统信号探测器：即样品电流、二次电子、背散射电子及X—射线四种探测器二次电子探测器是最常用的一种信号探测器，主要由收集栅、光电倍增管、光导管、涂铝闪烁体的组成。探测器接受到的电子信号经过信号处理放大系统后，输送到显像管栅极以调制显像管的亮度，由于显像管中的电子束和镜筒中的电子束是同步扫描的，显像管的亮度由探测器接收的信号强度决定。（3）真空系统真空度过低，将使电子

8、枪发射电流不稳，烧断灯丝以及使镜体污染，图像质量变坏。目前，大部分扫描电镜的抽真空操作，都通过电子学线路控制电磁和气动阀门等按一定次序自动完成。突然断电和断水时，保护系统装置可自动关闭真空阀门，使整个真空系统处于互相封闭