电子显微镜习题

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1、一、电子束与样品作用1为什么电子显微分析方法在材料研究中非常有用？答：因为电子显微分析能够1）观察材料的表面形貌；2）可以用来研究样品的晶体结构和晶体取向分布；3）可以进行能固体能谱分析。以上三个方面对于研究材料的性能与微观组织和成分的关系有很大的帮助。2.电子与样品作用产生的信号是如何被利用的？扫描电镜利用了那几个信号？高能电子束与试样物质相互作用，产生各种信号，这些信号被相应的接收器接收，经过放大器和处理后，可以获得样品成分和内部结构的丰富信息。背散射电子和二次电子主要应用于扫描电镜；透射电子用于透射电镜；特征X射线可应用于能谱仪，电子探针等；俄歇电子可应用于俄歇电子能谱仪。吸

2、收电子也可应用于扫描电镜，形成吸收电子像。1）背散射电子。背散射电子是指被固体样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子。其中包括弹性背散射电子和非弹性背散射电子。背散射电子的产生范围深，由于背散射电子的产额随原子序数的增加而增加，所以，利用背散射电子作为成像信号不仅能分析形貌特征，也可用来显示原子序数衬度，定性地进行成分分析。2）二次电子。二次电子是指被入射电子轰击出来的核外电子。二次电子来自表面50-500Å的区域，能量为0-50eV。它对试样表面状态非常敏感，能有效地显示试样表面的微观形貌。3）吸收电子。入射电子进入样品后，经多次非弹性散射，能量损失殆尽（假定样品有足够厚度，没有

3、透射电子产生），最后被样品吸收。若在样品和地之间接入一个高灵敏度的电流表，就可以测得样品对地的信号。若把吸收电子信号作为调制图像的信号，则其衬度与二次电子像和背散射电子像的反差是互补的。4）透射电子。如果样品厚度小于入射电子的有效穿透深度，那么就会有相当数量的入射电子能够穿过薄样品而成为透射电子。样品下方检测到的透射电子信号中，除了有能量与入射电子相当的弹性散射电子外，还有各种不同能量损失的非弹性散射电子。其中有些待征能量损失5）特征X射线。特征X射线是原子的内层电子受到激发以后，在能级跃迁过程中直接释放的具有特征能量和波长的一种电磁波辐射。如果用X射线探测器测到了样品微区中存在某

4、一特征波长，就可以判定该微区中存在的相应元素。6）俄歇电子。如果原子内层电子能级跃迁过程中释放出来的能量不以X射线的形式释放，而是用该能量将核外另一电子打出，脱离原子变为二次电子，这种二次电子叫做俄歇电子。俄歇电子是由试样表面极有限的几个原于层中发出的，这说明俄歇电子信号适用于表层化学成分分析。3.属于弹性散射的信号有哪几个？属于弹性散射的信号是背散电子,以及透射电子的大部分。4.荧光X射线、二次电子和背散电子哪一个在样品上扩展的体积最大？答：不同的信号在样品中穿透的体积各不相同，对于荧光X射线、二次电子和背散电子来说，二次电子从表面5-10nm层发射出来，能量为0-50eV，被散

5、电子从试样的0.1-1微米的深处发射出来，能量接近入射电子能量。荧光X射线与特征X射线波长相同，特征X射线是从试样的0.5-5微米的深处激发出来。因此荧光X射线的扩展体积最大，背散电子其次，二次电子的扩展体积最小。5.在铝合金中距离样品表面0.5um的亚表层有一块富铜相。是否可以用二次电子或者背散电子看到它？请详细解释原因。答：可以用背散电子看到。原因：二次电子为调制信号时，由于二次电子能量比较低（小于50eV），在固体样品中的平均自由程只有1-10nm，只有在表层5-50nm的深度范围内二次电子才能逸出样品表面。背散射电子作为调制信号时，由于背散射电子能量比较高，逃逸深度比二次电

6、子大得多，可以从样品中较深的区域逸出（约为有效作用深度的30%左右）。具体说来，根据课件中提供的资料，铝样品中背散电子的逃逸深度是0.35RKO，而在10kV,20kV,30kV加速电压下的RKO分别为1.3，4.2，8.2um，所以对应背散电子的逃逸深度是0.46，1.47，2.87um，在大于20kV的电压下接收到表层0.5um的信号，即可以看到。二、二次电子与背散电子1.解释扫描电镜放大倍率的控制方法。答：当入射电子束作光栅扫描时，若电子束在样品表面扫描的幅度为As，在荧光屏上阴极射线同步扫描的幅度为Ac，则扫描电子显微镜的放大倍数为：M＝Ac/As，扫描电子显微镜的荧光屏尺

7、寸是固定不变的，放大倍率的变化是通过改变电子束在试样表面的扫描幅度As来实现的。（这一题同学给出的答案都没有错，题目的本意是提醒同学在扫描电镜中，放大倍数不是电磁透镜的放大作用）2．采集二次电子信号的探头在样品的什么位置，何能有效收集二次电子？二次电子是扫描电镜中的重要信号，是从样品表面返回的信号，因此其探头安装在样品的斜上方。二次电子是由一次电子激发的样品价带电子，能量很低，小于50eV，因此需要在探测器上加一个几百伏的正电压来吸引二次点子进入探测器。而此电压下另一