SEM-2扫毛电镜教学课件.ppt

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1、扫描电子显微镜--------------第二部分内容回顾电镜法的理论基础是研究电子与物质的相互作用。1、电子与物质的相互作用由电子束轰击固体样品而激发产生。具一定能量的电子，入射固体样品时，与样品内原子核和核外电子发生弹性和非弹性散射，激发固体样品产生多种物理信号。特征X射线小结滴状作用体积中各种信息产生的范围5-10nm0.5-2nm500nm-5mm扫描电镜的主要性能1、放大倍数2、分辨本领3、景深(20-20万倍）影响SEM的分辨本领的主要因素：①入射电子束斑直径；②入射电子束在样品中的扩展效应；③操作方式及其所用的调制信号；④

2、信号噪音比；⑤杂散磁场；⑥机械振动将引起束斑漂流等，使分辨率下降。七、扫描电子显微镜的几种电子像分析像衬原理电子像明暗程度取决于电子束的强弱，当两区域中电子强度不同时将出现图像的明暗差异，这种差异就叫衬度。SEM可以通过样品上方的电子检测器检测到具有不同能量的信号电子有背散射电子、二次电子、吸收电子、俄歇电子等。1、二次电子像衬度及特点二次电子信号主要来自样品表层5-10nm深度范围，能量较低(小于50eV)。影响二次电子衬度的因素主要有：(1)表面凹凸引起形貌衬度；(2)材料的原子序数差别引起成分衬度；(3)电位差引起电压衬度；二次电

3、子像是表面形貌衬度，它是利用对样品表面形貌变化敏感的物理信号作为调节信号得到的一种像衬度。它的强度与原子序数没有明确的关系，但对微区表面相对于入射电子束的方向却十分敏感，二次电子像分辨率比较高，所以适用于显示形貌衬度。注　意在扫描电镜中，二次电子检测器一般是装在入射电子束轴线垂直的方向上。（一）形貌衬度1、倾斜衬度；2、阴影衬度；3、漫射衬度；1、倾斜衬度表面倾斜衬度是由样品表面被扫描部位的倾斜角θ对SE的产额δ的影响形成的。斜角θ越大的部位，产额δ则越大，SE发射数量越多，该部位的图像就越亮。θ为入射电子与样品表面法线之间的夹角样品倾

4、斜对二次电子信号的影响2、阴影衬度二次电子信号对样品表面法线的方位角（相对与探测器的方位）有依赖关系，表面突起物背后处或空洞内部位的SE信号将受到抑制，即阴影衬度。3、漫射衬度通过样品表面积增大区（如突起物边缘）可使BSE和由BSE激发的SE增多，这就是与背散射有关的漫射衬度。在样品表面上突起物或台阶边缘处表现出明显的漫射衬度。在扫描电镜中样品表面形状的变化和二次电子数量的变化（二）成分衬度SE本身对原子序数(Z)不敏感，但其产额随η（BSE产额）增大而略有上升。当入射电子的能量小于5kev时，电子在样品中的射程已降到100nm，这时背

5、散射电子的影响减少，所得SE能反映出表面薄层中的成分变化。（三）电压衬度当观察某试样时，其表面存在电位分布，正电位区发射的二次电子少，该区在图像上为暗区，而负电位区发射的二次电子多，图像上形成亮区，从而形成电压衬度。二次电子像衬度的特点：（1）分辨率高；（2）景深大，立体感强；（3）主要反应形貌衬度。最大用处：观察断口形貌，也可用作抛光腐蚀后的金像表面及烧结样品的自然表面分析。2、背散射电子像衬度及特点影响背散射电子产额的因素：(1)原子序数Z(2)入射电子能量E0(3)样品倾斜角背散电子信号既可以显示形貌衬度也可显示成分衬度（一）成

6、分衬度样品中原子序数较高的区域中由于收集到的电子束较多，故荧光屏上的图像较亮。因此可以利用原子序数造成的衬度变化对各种合金定性分析。重元素在图像上是亮区，轻元素是暗区。背散射系数与原子序数的关系（二）形貌衬度背散射电子的发射不仅与原子序数有关，样品表面的形貌对其也有一定的影响。Ⅰ、样品表面不同的倾斜角θ会引起发射BSE数量的不同。Ⅱ、由于样品表面各个微区相对于探测器的方位不同，使收集到的背散射电子数目不同。背散射电子像的衬度特点：（1）分辨率低；（2）背散射电子检测效率低，衬度小；（3）主要反映原子序数衬度。(a)二次电子像(b)背散射

7、电子像锡铅镀层的表面图像（a）二次电子图像（b）背散射电子图像ab背散射电子像同二次电子像一样，其成分衬度与形貌衬度常常同时存在，粗糙表面的成分衬度往往被形貌衬度所掩盖，为避免形貌衬度的干扰，用于显示成分衬度的样品，一般只需抛光，不必侵蚀。对于既要进行成分分析又要进行形貌分析的样品可采用双探头检测系统。背散射电子像衬度的应用背散射电子像衬度应用最广泛的是它的成分衬度，与二次电子的形貌像（或BSE形貌相）相配合，根据BSE的原子序数衬度，可以很方便地研究元素在样品中的分布状态。吸收电子成像吸收电子产生与背散射电子正好相反，样品原子序数越小

8、背射电子越少，吸收电子越多，反之亦然。背射电子图像上亮区在相应的吸收电子图像上必定是暗区。奥氏体铸铁的显微组织(a)背散射电子像(b)吸收电子像八、影响扫描电镜图像的形成和图像质量的因素1、影响图像形成的因