扫描电子显微镜及其应用.doc

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1、目录……………………………………………………………………………………………Ⅱ1扫描电子显微镜的发展简史………………………………………………………………12扫描电镜的基本结构与原理………………………………………………………………12.1基本原理……………………………………………………………………………12.2扫描电镜的工作方式…………………………………………………………………22.3扫描电镜的结构………………………………………………………………………43扫描电镜的衬度形成原理………………………………………………………………83.1二次电子发射规律及其成像衬度…………

2、……………………………………………83.2背散射电子发射规律及其成像衬度…………………………………………………103.3吸收电子像和它的衬度………………………………………………………………123.4扫描透射电子像……………………………………………………………………123.5阴极荧光像………………………………………………………………………124扫描电镜的分辨率和放大倍数量…………………………………………………………134.1电子束直径对分辨率的影响………………………………………………………134.2电子受试样散射对分辨率的影响……………………………………………………

3、144.3信号噪声比对分辨率的影响………………………………………………………144.4扫描电镜的放大倍数……………………………………………………………155扫描电镜的性能特点……………………………………………………………………166背散射电子衍射分析………………………………………………………………………176.1背散射电子衍射的实验条件与工作原理……………………………………………186.2背散射电子衍射的应用………………………………………………………………186.3背散射电子衍射应用的一些近期文献………………………………………………207可变气压/环境扫描电镜……

4、………………………………………………………………217.1可变气压/环境扫描电镜的工作原理…………………………………………………227.2可变气压/环境扫描电镜的分类与应用………………………………………………227.3可变气压/环境扫描电镜应用的一些近期文献………………………………………248金属材料的几种典型断口的扫描电镜分析………………………………………………258.1金属材料断口扫描电镜分析的一些近期文献………………………………………27参考文献………………………………………………………………………………………28281扫描电子显微镜的发展简史扫描电子显微镜

5、(scanningelectronmicroscope,简称扫描电镜/SEM)的基本组成是透射系统、电子枪系统、电子收集系统和观察记录系统，以及相关的电子系统。现在公认的扫描电镜的概念最早是由德国的Knoll在1935年提出来的，1938年VonArdenne在投射电镜上加了个扫描线圈做出了扫描透射显微镜(SEM)。第一台能观察厚样品的扫描电镜是Zworykin制作的，它的分辨率为50nm左右。英国剑桥大学的Oatley和他的学生McMullan也制作了他们的第一台扫描电镜，到1952年他们的扫描电镜的研究才取得较显著的突破，成像质量有明显提高，并在1959年制成

6、了第一台分辨率为10nm的扫描电镜。第一台商业制造的扫描电镜是CambridgeScientificInstruments公司在1965年制造的MarkⅠ“Steroscan”。Crewe将场发射电子枪用于扫描电镜，使得分辨率大大提高。1978年做出了第一台具有可变气压的商业制造的扫描电镜，到1987年样品腔的气压已可达到2700Pa(20Torr)。目前扫描电镜的发展方向是采用场发射枪的高分辨扫描电镜和可变气压的环境扫描电镜（也称可变压扫描电镜）。目前的高分辨扫描电镜可以达到1-2nm，目前，最好的高分辨扫描电镜已具有0.4nm的分辨率。还可以在扫描电镜里做ST

7、EM。现代的环境扫描电镜可在气压为4000Pa(30Torr)时仍保持2nm的分辨率。由于扫描电镜的景深远比光学显微镜大，可以用它进行显微断口分析，且样品不必复制，可直接观察，非常方便。另外扫描电镜的样品室的空间很大，可以装入很多探测器。因此，目前的扫描电镜已不仅仅是只用于形貌观察，也可以与许多其他分析仪器组合在一起，使人们能在一台仪器中进行形貌、微区成分和晶体结构等多种微区组织结构信息的同时分析，如果采用可变气压样品腔，还可以在扫描电镜下做加热、冷却、加气、加液等各种实验，扫描电镜的功能大大扩展。这也是为什么扫描电镜得到如此普遍应用的原因之一。2扫描电镜的基本结

8、构与原理2