培训资料扫描电镜课件.ppt

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1、1第一节扫描电子显微镜工作原理及构造一、工作原理SEM原理示意图目前的扫描电子显微镜可以进行形貌、微区成分和晶体结构等多种微观组织结构信息的同位分析。成像原理：利用细聚焦电子束在样品表面扫描时激发出来的各种物理信号调制成像。类似电视摄影显像的方式。SEM的样品室附近可以装入多个探测器。电子束经三个电磁透镜聚焦后，成直径为几个纳米的电子束。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。试样在电子束作用下，激发出各种信号，信号的强度取决于试样表面的形貌、受激区域的成分和晶体取向。在试样附近的探测器把激发出的电子信号接受下来，经信号处理放大系统后，输送到显像管栅极以调制显像管

2、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是由试样上各点激发出的电子信号强度来调制的，即由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。因此，试样各点状态不同，显像管各点相应的亮度也必不同，由此得到的像一定是试样状态的反映。一、工作原理SEM原理与TEM的主要区别：1）在SEM中电子束并不像TEM中一样是静态的：在扫描线圈产生的电磁场的作用下，细聚焦电子束在样品表面扫描。2）由于不需要穿过样品，SEM的加速电压远比TEM低；在SEM中加速电压一般在200V到50kV范围内。3）样品不需要复杂的准备过程，制样非常简单。4二

3、、构造与主要性能电子光学系统(镜筒)偏转系统信号检测放大系统图像显示和记录系统电源系统真空系统SEM的构造5电子光学系统示意图由电子抢、电磁聚光镜、光栏、样品室等部件组成。1.电子光学系统作用：获得扫描电子束。6几种类型电子枪性能比较电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径72.偏转系统作用：使电子束产生横向偏转。主要包括：用于形成光栅状扫描的扫描系统，以及使样品上的电子束间断性消隐或截断的偏转系统。可以采用横向静电场，也可采用横向磁场。电子束在样品表面进行的扫描方式(a)光栅扫描(b)角光栅扫描83．信号检测放大系统作用：收集(探测)样品在入射电子束作用下产生的各种物理信号，并

4、进行放大。不同的物理信号，要用不同类型的收集系统（探测器）。二次电子、背散射电子和透射电子的信号都可采用闪烁计数器来进行检测。闪烁计数器是由闪烁体、光导管、光电倍增管组成。具有低噪声、宽频带(10Hz~1MHz)、高增益(106)等特点93．信号检测放大系统信号电子进入闪烁体后即引起电离，当离子和自由电子复合后就产生可见光。可见光信号通过光导管送入光电倍增器，光信号放大，即又转化成电流信号输出，电流信号经视频放大器放大后就成为调制信号。（1）．放大倍数荧光屏上的扫描振幅电子束在样品上的扫描振幅放大倍数与扫描面积的关系：(若荧光屏画面面积为10×10cm2)放大倍数扫描面积10×(1

5、cm)2100×(1mm)21,000×(100μm)210,000×(10μm)2100,000×(1μm)24.SEM的主要性能指标114.SEM的主要性能指标（2）分辨率：样品上可以分辨的两个邻近的质点或线条间的距离。如何测量：拍摄图象上，亮区间最小暗间隙宽度除以放大倍数。影响SEM图像分辨率的主要因素有：①扫描电子束斑直径；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。（3）景深SEM（二次电子像）的景深比光学显微镜的大，成像富有立体感。124.SEM的主要性能指标（2）分辨率：样品上可以分

6、辨的两个邻近的质点或线条间的距离。如何测量：拍摄图象上，亮区间最小暗间隙宽度除以放大倍数。影响SEM图像分辨率的主要因素有：①扫描电子束斑直径；②入射电子束在样品中的扩展效应；③信号噪音比；④杂散磁场；⑤机械振动将引起束斑漂流等，使分辨率下降。13扫描电子显微镜景深14日立S-4800场发射扫描电子显微镜主要性能：二次电子像分辨率：1.0nm(15kv)；1.4nm(1kv,减速模式)；2.0nm(1kV)普通模式加速电压：0.5~30kV放大倍率：×20~×800,000束流强度：1pA~2nA物镜光栏：加热自清洁式、四孔、可移动物镜光栏样品室和样品台：移动范围：X：0~50mm

7、；Y：0~5mm；Z：1.5~30mm；T：-5~700旋转R：3600，最大样品尺寸：100mm探测器:高位探头可选择接受二次电子像或背散射像，并混合INCAEnergy350X射线能谱仪技术指标：X-sightSi(Li)探测器(专利)，SuperATW窗口30mm2活区，分辨率优于133eV(MnKα处,计数率为4000cps)，分析元素范围：Be4-U9215第二节像衬原理与应用一、像衬原理像的衬度：像的各部分(即各像元)强度相对于其平均强度的变化。SEM可以