材料分析与测试技术讲课文档
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第五十六页，共84页。
打点的位置由扫描系统确定（放 大倍数）
两套偏转线圈分别移动两束电子束，一束极细的电子 束在样品表面扫描，另一束较大电子束在荧光屏上扫
描，二者扫描的方向、步调一致，但步幅差别很大。 步幅的比例就是放大倍数。
放大倍数K= AS / AC
AS :荧光屏上的扫描步幅
AC :样品表面的扫描步幅
干燥：保护真空。
第三十三页，共84页。
超声波仪
第三十四页，共84页。
透射电镜样品制备方法
二、薄晶样品制备：一切二磨三减薄。
第三十五页，共84页。
靠转动干活的
第三十六页，共84页。
离子减薄装置原理示意图
第三十七页，共84页。
透射电镜样品制备方法
三、复型样品制备（不能直接观测的情形）
第三十八页，共84页。
1000X。
第六页，共84页。
电子显微镜
第七页，共84页。
• 加速电压U/KV 电子波波长λ/nm 加速电压U/KV 电子波波长λ/nm
20
0.00859 120
0.00334
40
0.00601 160
0.00285
60
0.00487 200
0.00251
80
0.00418 500
0.00142
第二十六页，共84页。
透射电镜的主要性能指标
• 分辨率 • 放大倍数 • 加速电压
第二十七页，共84页。
透射电镜的主要性能指标
一. 分辨率
• 分辨率是透射电镜的最主要性能指标，它表征电镜显示 亚显微组织、结构细节的能力。两种指标：
– 点分辨率—表示电镜所能分辨的两点之间的最 小距离；
– 线分辨率—表示电镜所能分辨的两条线之间的 最小距离，通常通过拍摄已知晶体的晶格象来 测定，又称晶格分辨率。
• 目前普通透射电镜的最高加速电压一般为100kV 和200kV，通常所说的加速电压是指可达到的最 高加速电压。
第三十二页，共84页。
透射电镜样品制备方法
一、粉末样品制备（重点）
• 分散（超声波）
• 适当的浓度 • 适当的表面活性剂 • 适当的介质（乙醇）
降低表面张力
防止团聚
转移到铜网上：滴 or 捞。
体试样满足布拉格反射 条件程度差异而形成电 子图象反差。它仅属于 晶体结构物质，对于非 晶体试样是不存在的。
电子衍射分析
电子衍射与X射线衍射的基本原理是完全一样的，两 种技术所得到的晶体衍射花样在几何特征上也大致相 似，电子衍射与X射线衍射相比的突出特点为： ① 在同一试样上把物相的形貌观察与结构分析结合起来； ② 物质对电子的散射更强，约为X射线的一百万倍， 且衍射强度大，所需时间短，只需几秒钟。
第七十页，共84页。
第七十一页，共84页。
充电现象
当样品的导电性差时， 在样品表面可以积累 电荷，可以在样品表 面形成电场，不仅影 响电子束的扫描过程， 还会改变图像的亮度， 对二次电子象产生严 重影响。
第七十二页，共84页。
真空镀膜机
第七十三页，共84页。
离子镀膜机
第八章 电子显微分析
第四节 电子探针X射线显微分析 （元素分析）
第三节 扫描电子显微镜（SEM)
•扫描电镜的结构 •扫描电镜的成像原理
•扫描电镜样品制备
第四十九页，共84页。
TEM
第五十页，共84页。
SEM
TEM
第五十一页，共84页。
SEM
SEM的操作比TEM简单，通过鼠标在屏幕上工作
第五十二页，共84页。
扫描电镜的结构
SEM是利用聚 焦电子束在样品 上扫描时激发的 某种物理信号来 调制一个同步扫 描的显象管在相 应位置的亮度而 成象的显微镜。
第十页，共84页。
透镜
物 α
P
象P’光轴源自P’’第十一页，共84页。
图1-5（a） 球差
平面B
物
P 平面A
第十二页，共84页。
透镜平面
PA
PB
fA
图1-5（b）象散
光轴
物
P
第十三页，共84页。
透镜
能量为E的
电子轨迹
光轴
能量为E- E的
电子轨迹
象1
象2
图1-5（c） 色差
X射线衍射仪
电子探针仪
扫描电镜
第二十八页，共84页。
理论分辨力约为波长一半，
实际分辨力远没到极限：存在像差。
第二十九页，共84页。
透射电镜的主要性能指标
二、放大倍数
• 透射电镜的放大倍数是指电子图象对于所 观察试样区的线性放大率。目前高性能透 射电镜的放大倍数变化范围为100倍到80万 倍。
• 目镜×中间镜×投影镜，如果三个都用了。
第五十九页，共84页。
分辨率由磁透镜的像差和电子信号的影响深度和 广度共同决定
第六十页，共84页。
背散射电子：解析度几十nm：成分像分辨率低 二次电子：解析度几nm：形貌像分辨率高
背散射电子 逸出区域
入射电
子束斑
二次电子
逸出区域
第六十一页，共84页。
打点的亮度由探测器接收到的电子数目决定 （如何形成衬度）
第三十页，共84页。
第三十一页，共84页。
根据放大倍数标注尺寸
透射电镜的主要性能指标
三、 加速电压
• 电镜的加速电压是指电子枪的阳极相对于阴极 的电压，它决定了电子枪发射的电子的波长和 能量。
• 加速电压高，电子束对样品的穿透能力强，可以观 察较厚的试样，同时有利于电镜的分辨率和减小电 子束对试样的辐射损伤。
X射线
韧致辐射
入射电子
二次电子
背散射电子
阴极荧光
吸收电子
俄歇电子
试样
透射电子
衍射电子
俄歇电镜
透射电子显微镜 电子衍射仪
电子与物质相互作用产生的信息及相应仪器
第十四页，共84页。
第十五页，共84页。
第八章 电子显微分析 第二节 透射电子显微镜（TEM）
第十六页，共84页。
第十七页，共84页。
透射电子显微镜的构造
• 对于需要进行元素组成分析的样品，一般 在表面蒸发轻元素作为导电层如：金属铝 和碳薄膜层。对于粉体样品可以直接固定 在导电胶带上。
第六十九页，共84页。
导电性差的样品做形貌像都要镀金
• 防止荷电现象； • 减轻电子束对样品表面损伤； • 增加二次电子的产率，提高图像的清晰度； • 消除成份衬度对形貌衬度的影响。
第六十六页，共84页。
二次电子(左)与背散射电子象(右)
第六十七页，共84页。
第六十八页，共84页。
SEM样品制备（清洁/干燥/镀金）
• 对于其它导电性好的样品如金属，合金以 及半导体材料，薄膜样品基本不需要进行 样品处理，就可以直接观察。只要注意几 何尺寸上的要求。但要求样品表面清洁， 如果被污染容易产生荷电现象。
100
0.00371 1000
0.00087
第八页，共84页。
第九页，共84页。
电磁透镜结构示意图
• 电子在磁场中运动，当电子运动 方向与磁感应强度方向不平行时， 将产生一个与运动方向垂直的力 （洛仑兹力）使电子运动方向发 生偏转。
• 图5-3是一个电磁线圈。当电子沿线 圈轴线运动时，电子运动方向与磁 感应强度方向一致，电子不受力， 以直线运动通过线圈；当电子运动 偏离轴线时，电子受磁场力的作用， 运动方向发生偏转，最后会聚在轴 线上的一点。电子运动的轨迹是一 个圆锥螺旋曲线。
第四十二页，共84页。
一、根据衍射花样确定样品是晶体还是非晶。
二、根据衍射斑点确定相应晶面的晶面间距。 三、衍射斑点指标化。
第四十三页，共84页。
单晶
多晶
非晶
第四十四页，共84页。
第四十五页，共84页。
第四十六页，共84页。
第四十七页，共84页。
L:试样到底板距离 R:斑点到中心距离
（或圆环半径）
第七十四页，共84页。
• 电子探针仪的结构与工作原理
•波长色散谱仪(WDS)
• 能量色散谱仪(EDS) • 两种色散谱仪的比较
品表面逸出，称二次电
子，只获得入射电子少 许能量，但数量大，多
次碰撞，连锁反应，一
打一长串。
定义：
能量低于 50eV的电
子统称二 次电子。只 因探测器 加－50V。
背散射电子与成份像
背散射电子
的数目与被 打原子的原 子序数有关
样品的原子序数
背散射电子数目
原子序数越大，背散射电子越多，越亮。 重元素亮，轻元素暗，形成比较。
探测背散射电子：－ 50V。（二次电子能量太低被拒之门外）
探测二次电子：＋250V 。（同时探测到背散射电子，没关系）
第六十二页，共84页。
背散射电子
vs
二次电子
入射电子受样品原子 散射，重又在样品上
表面逸出，称背散射
电子，能量高，与入
射电子相当。数量少。
第六十三页，共84页。
样品原子的外层价电子 被入射电子激发，从样
第四十八页，共84页。
2dsinθ=λ
tg2θ≈sin2θ
sin2θ≈ 2sinθ
d ·tg2θ=λ
tg2θ= R/L
d ·R/L = λ
d ·R=L · λ d ·K = λ
d = λ/ K
d=K/R K = R/L K=L · λ 相机参数
2θ d
若结构已知，可方便地标注晶面。
第八章 电子显微分析
透射电镜成像原理
一、质厚衬度原理 二、衍射衬度原理
衬者，相对也，相对比而存在。
第三十九页，共84页。
由于试样的质量和厚度不同， 各部分对入射电子发生相互作 用，产生的吸收与散射程度不 同，而使得透射电子束的强度 分布不同，形成反差，称为质 -厚衬度。
第四十页，共84页。
第四十一页，共84页。
衍射衬度主要是由于晶
假定样品表面扫描步幅为10nm，荧光屏上扫描步幅
为0.2mm，则放大倍数为2万倍。
做个超大荧光屏，放大倍数可以很大，未必看得清。
第五十七页，共84页。
分辨率
分辨率由磁透镜的像差和电子信号的影响深 度和广度共同决定
第五十八页，共84页。
通过聚焦能获得的 最小的电子束斑。
分辨率由磁透镜的像差和电子信号的影响深度 和广度共同决定
材料分析与测试技术
第一页，共84页。
第一节 电子光学基础
第二页，共84页。
显微技术
• 光学显微镜：以可见光（或紫外线）为 光源。
• 电子显微镜：以电子束为光源。
第三页，共84页。
普通光学显微镜
• 1. 构成： • ①照明系统
• ②光学放大系统
• ③机械装置 • 2. 原理：经物镜形成倒立实像，经目镜放大成虚像。
成份像
第六十四页，共84页。
打点的亮度
衬度!!
二次电子与形貌像
垂直于样品表面入射一次电子时，样品表面 所产生的二次电子的量最小。随着倾斜度的 增加，二次电子的产率逐渐增加。因此，二 次电子的强度分布反映了样品表面的形貌信 息。
电子容易逃逸的地方产额高
亮度高
一尖、二斜、三平、四凹。
衬度!!
第六十五页，共84页。
第二十三页，共84页。
聚光镜
物 物镜 衍射谱
一次象
中间镜
二次象
投影镜
100
选区光阑
第图二十1四-页1，2共84页（。 a）高放大率
（b）衍射
（c）低放大率
第二十五页，共84页。
透射电子显微镜使用的铜网一般直径为2毫米，上 面铳有许多微米大小的孔，在铜网上覆盖了一层很 薄的火棉胶膜并在上面蒸镀了碳层以增加其膜的强 度，被分析样品就承载在这种支撑膜上。
第五十三页，共84页。
电子光学系统：
包括电子枪、一级二级聚光镜、物镜等， 用来缩小而非放大，以获得尽量小的电 子束斑，提高分辨率。
扫描系统：
扫描线圈和扫描发生器同步运行，使样品表
面电子束斑位置与显示屏上的亮点位置一一
对应。两套电子束息息相关又互相隔绝。
信号探测与放大系统：强度放大＋尺度放大。
第五十四页，共84页。
第十八页，共84页。
阴极（接 负高压） 控制极（比阴极 负100~1000伏）
阳极
电子束
聚光镜
第十九页，共84页。
试样
照明部分示意图
第二十页，共84页。
灯丝（钨）
第二十一页，共84页。
第二十二页，共84页。
• 聚光镜用来会聚电子枪射出 的电子束，以最小的损失照 明样品，调节照明强度、孔 径角和束斑大小。一般都采 用双聚光镜系统，如图5-14 所示。第一聚光镜是强激磁 透镜，束斑缩小率为10～50 倍左右，将电子枪第一交叉 点束斑缩小为1～5μm；而 第二聚光镜是弱激磁透镜， 适焦时放大倍数为2倍左右。 结果在样品平面上可获得 2～10μm的照明电子束斑。
探测器（二次电子or背散射电子），
光电倍增管（强度放大）， 视频放大器（尺度放大）。
图象显示和记录系统：电脑。 真空系统：
电力系统：
第五十五页，共84页。
扫描电镜的成像原理（位置＋亮度）
• 打点的位置由扫描系统确定（放大倍数）； • 分辨率由磁透镜的像差和电子信号的影响深度
和广度共同决定； • 打点的亮度由探测器接收到的电子数目决定； • 成分像与形貌像的分辨率。
第四页，共84页。
第五页，共84页。
• 3. 分辨力：指分辨物体最小间隔的能力。
r0
0.61 nsin
对于光学透镜，当n•sinα做到最大时（n≈1.5，α≈70-75°），
上式简化为：
r0 2
– 普通光线的波长为400~700nm，光镜分辨力约为0.2μm，
人眼的分辨力为0.2mm，因此显微镜的最大有效倍数为
打点的位置由扫描系统确定（放 大倍数）
两套偏转线圈分别移动两束电子束，一束极细的电子 束在样品表面扫描，另一束较大电子束在荧光屏上扫
描，二者扫描的方向、步调一致，但步幅差别很大。 步幅的比例就是放大倍数。
放大倍数K= AS / AC
AS :荧光屏上的扫描步幅
AC :样品表面的扫描步幅
干燥：保护真空。
第三十三页，共84页。
超声波仪
第三十四页，共84页。
透射电镜样品制备方法
二、薄晶样品制备：一切二磨三减薄。
第三十五页，共84页。
靠转动干活的
第三十六页，共84页。
离子减薄装置原理示意图
第三十七页，共84页。
透射电镜样品制备方法
三、复型样品制备（不能直接观测的情形）
第三十八页，共84页。
1000X。
第六页，共84页。
电子显微镜
第七页，共84页。
• 加速电压U/KV 电子波波长λ/nm 加速电压U/KV 电子波波长λ/nm
20
0.00859 120
0.00334
40
0.00601 160
0.00285
60
0.00487 200
0.00251
80
0.00418 500
0.00142
第二十六页，共84页。
透射电镜的主要性能指标
• 分辨率 • 放大倍数 • 加速电压
第二十七页，共84页。
透射电镜的主要性能指标
一. 分辨率
• 分辨率是透射电镜的最主要性能指标，它表征电镜显示 亚显微组织、结构细节的能力。两种指标：
– 点分辨率—表示电镜所能分辨的两点之间的最 小距离；
– 线分辨率—表示电镜所能分辨的两条线之间的 最小距离，通常通过拍摄已知晶体的晶格象来 测定，又称晶格分辨率。
• 目前普通透射电镜的最高加速电压一般为100kV 和200kV，通常所说的加速电压是指可达到的最 高加速电压。
第三十二页，共84页。
透射电镜样品制备方法
一、粉末样品制备（重点）
• 分散（超声波）
• 适当的浓度 • 适当的表面活性剂 • 适当的介质（乙醇）
降低表面张力
防止团聚
转移到铜网上：滴 or 捞。
体试样满足布拉格反射 条件程度差异而形成电 子图象反差。它仅属于 晶体结构物质，对于非 晶体试样是不存在的。
电子衍射分析
电子衍射与X射线衍射的基本原理是完全一样的，两 种技术所得到的晶体衍射花样在几何特征上也大致相 似，电子衍射与X射线衍射相比的突出特点为： ① 在同一试样上把物相的形貌观察与结构分析结合起来； ② 物质对电子的散射更强，约为X射线的一百万倍， 且衍射强度大，所需时间短，只需几秒钟。
第七十页，共84页。
第七十一页，共84页。
充电现象
当样品的导电性差时， 在样品表面可以积累 电荷，可以在样品表 面形成电场，不仅影 响电子束的扫描过程， 还会改变图像的亮度， 对二次电子象产生严 重影响。
第七十二页，共84页。
真空镀膜机
第七十三页，共84页。
离子镀膜机
第八章 电子显微分析
第四节 电子探针X射线显微分析 （元素分析）
第三节 扫描电子显微镜（SEM)
•扫描电镜的结构 •扫描电镜的成像原理
•扫描电镜样品制备
第四十九页，共84页。
TEM
第五十页，共84页。
SEM
TEM
第五十一页，共84页。
SEM
SEM的操作比TEM简单，通过鼠标在屏幕上工作
第五十二页，共84页。
扫描电镜的结构
SEM是利用聚 焦电子束在样品 上扫描时激发的 某种物理信号来 调制一个同步扫 描的显象管在相 应位置的亮度而 成象的显微镜。
第十页，共84页。
透镜
物 α
P
象P’光轴源自P’’第十一页，共84页。
图1-5（a） 球差
平面B
物
P 平面A
第十二页，共84页。
透镜平面
PA
PB
fA
图1-5（b）象散
光轴
物
P
第十三页，共84页。
透镜
能量为E的
电子轨迹
光轴
能量为E- E的
电子轨迹
象1
象2
图1-5（c） 色差
X射线衍射仪
电子探针仪
扫描电镜
第二十八页，共84页。
理论分辨力约为波长一半，
实际分辨力远没到极限：存在像差。
第二十九页，共84页。
透射电镜的主要性能指标
二、放大倍数
• 透射电镜的放大倍数是指电子图象对于所 观察试样区的线性放大率。目前高性能透 射电镜的放大倍数变化范围为100倍到80万 倍。
• 目镜×中间镜×投影镜，如果三个都用了。
第五十九页，共84页。
分辨率由磁透镜的像差和电子信号的影响深度和 广度共同决定
第六十页，共84页。
背散射电子：解析度几十nm：成分像分辨率低 二次电子：解析度几nm：形貌像分辨率高
背散射电子 逸出区域
入射电
子束斑
二次电子
逸出区域
第六十一页，共84页。
打点的亮度由探测器接收到的电子数目决定 （如何形成衬度）
第三十页，共84页。
第三十一页，共84页。
根据放大倍数标注尺寸
透射电镜的主要性能指标
三、 加速电压
• 电镜的加速电压是指电子枪的阳极相对于阴极 的电压，它决定了电子枪发射的电子的波长和 能量。
• 加速电压高，电子束对样品的穿透能力强，可以观 察较厚的试样，同时有利于电镜的分辨率和减小电 子束对试样的辐射损伤。
X射线
韧致辐射
入射电子
二次电子
背散射电子
阴极荧光
吸收电子
俄歇电子
试样
透射电子
衍射电子
俄歇电镜
透射电子显微镜 电子衍射仪
电子与物质相互作用产生的信息及相应仪器
第十四页，共84页。
第十五页，共84页。
第八章 电子显微分析 第二节 透射电子显微镜（TEM）
第十六页，共84页。
第十七页，共84页。
透射电子显微镜的构造
• 对于需要进行元素组成分析的样品，一般 在表面蒸发轻元素作为导电层如：金属铝 和碳薄膜层。对于粉体样品可以直接固定 在导电胶带上。
第六十九页，共84页。
导电性差的样品做形貌像都要镀金
• 防止荷电现象； • 减轻电子束对样品表面损伤； • 增加二次电子的产率，提高图像的清晰度； • 消除成份衬度对形貌衬度的影响。
第六十六页，共84页。
二次电子(左)与背散射电子象(右)
第六十七页，共84页。
第六十八页，共84页。
SEM样品制备（清洁/干燥/镀金）
• 对于其它导电性好的样品如金属，合金以 及半导体材料，薄膜样品基本不需要进行 样品处理，就可以直接观察。只要注意几 何尺寸上的要求。但要求样品表面清洁， 如果被污染容易产生荷电现象。
100
0.00371 1000
0.00087
第八页，共84页。
第九页，共84页。
电磁透镜结构示意图
• 电子在磁场中运动，当电子运动 方向与磁感应强度方向不平行时， 将产生一个与运动方向垂直的力 （洛仑兹力）使电子运动方向发 生偏转。
• 图5-3是一个电磁线圈。当电子沿线 圈轴线运动时，电子运动方向与磁 感应强度方向一致，电子不受力， 以直线运动通过线圈；当电子运动 偏离轴线时，电子受磁场力的作用， 运动方向发生偏转，最后会聚在轴 线上的一点。电子运动的轨迹是一 个圆锥螺旋曲线。
第四十二页，共84页。
一、根据衍射花样确定样品是晶体还是非晶。
二、根据衍射斑点确定相应晶面的晶面间距。 三、衍射斑点指标化。
第四十三页，共84页。
单晶
多晶
非晶
第四十四页，共84页。
第四十五页，共84页。
第四十六页，共84页。
第四十七页，共84页。
L:试样到底板距离 R:斑点到中心距离
（或圆环半径）
第七十四页，共84页。
• 电子探针仪的结构与工作原理
•波长色散谱仪(WDS)
• 能量色散谱仪(EDS) • 两种色散谱仪的比较
品表面逸出，称二次电
子，只获得入射电子少 许能量，但数量大，多
次碰撞，连锁反应，一
打一长串。
定义：
能量低于 50eV的电
子统称二 次电子。只 因探测器 加－50V。
背散射电子与成份像
背散射电子
的数目与被 打原子的原 子序数有关
样品的原子序数
背散射电子数目
原子序数越大，背散射电子越多，越亮。 重元素亮，轻元素暗，形成比较。
探测背散射电子：－ 50V。（二次电子能量太低被拒之门外）
探测二次电子：＋250V 。（同时探测到背散射电子，没关系）
第六十二页，共84页。
背散射电子
vs
二次电子
入射电子受样品原子 散射，重又在样品上
表面逸出，称背散射
电子，能量高，与入
射电子相当。数量少。
第六十三页，共84页。
样品原子的外层价电子 被入射电子激发，从样
第四十八页，共84页。
2dsinθ=λ
tg2θ≈sin2θ
sin2θ≈ 2sinθ
d ·tg2θ=λ
tg2θ= R/L
d ·R/L = λ
d ·R=L · λ d ·K = λ
d = λ/ K
d=K/R K = R/L K=L · λ 相机参数
2θ d
若结构已知，可方便地标注晶面。
第八章 电子显微分析
透射电镜成像原理
一、质厚衬度原理 二、衍射衬度原理
衬者，相对也，相对比而存在。
第三十九页，共84页。
由于试样的质量和厚度不同， 各部分对入射电子发生相互作 用，产生的吸收与散射程度不 同，而使得透射电子束的强度 分布不同，形成反差，称为质 -厚衬度。
第四十页，共84页。
第四十一页，共84页。
衍射衬度主要是由于晶
假定样品表面扫描步幅为10nm，荧光屏上扫描步幅
为0.2mm，则放大倍数为2万倍。
做个超大荧光屏，放大倍数可以很大，未必看得清。
第五十七页，共84页。
分辨率
分辨率由磁透镜的像差和电子信号的影响深 度和广度共同决定
第五十八页，共84页。
通过聚焦能获得的 最小的电子束斑。
分辨率由磁透镜的像差和电子信号的影响深度 和广度共同决定
材料分析与测试技术
第一页，共84页。
第一节 电子光学基础
第二页，共84页。
显微技术
• 光学显微镜：以可见光（或紫外线）为 光源。
• 电子显微镜：以电子束为光源。
第三页，共84页。
普通光学显微镜
• 1. 构成： • ①照明系统
• ②光学放大系统
• ③机械装置 • 2. 原理：经物镜形成倒立实像，经目镜放大成虚像。
成份像
第六十四页，共84页。
打点的亮度
衬度!!
二次电子与形貌像
垂直于样品表面入射一次电子时，样品表面 所产生的二次电子的量最小。随着倾斜度的 增加，二次电子的产率逐渐增加。因此，二 次电子的强度分布反映了样品表面的形貌信 息。
电子容易逃逸的地方产额高
亮度高
一尖、二斜、三平、四凹。
衬度!!
第六十五页，共84页。
第二十三页，共84页。
聚光镜
物 物镜 衍射谱
一次象
中间镜
二次象
投影镜
100
选区光阑
第图二十1四-页1，2共84页（。 a）高放大率
（b）衍射
（c）低放大率
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透射电子显微镜使用的铜网一般直径为2毫米，上 面铳有许多微米大小的孔，在铜网上覆盖了一层很 薄的火棉胶膜并在上面蒸镀了碳层以增加其膜的强 度，被分析样品就承载在这种支撑膜上。
第五十三页，共84页。
电子光学系统：
包括电子枪、一级二级聚光镜、物镜等， 用来缩小而非放大，以获得尽量小的电 子束斑，提高分辨率。
扫描系统：
扫描线圈和扫描发生器同步运行，使样品表
面电子束斑位置与显示屏上的亮点位置一一
对应。两套电子束息息相关又互相隔绝。
信号探测与放大系统：强度放大＋尺度放大。
第五十四页，共84页。
第十八页，共84页。
阴极（接 负高压） 控制极（比阴极 负100~1000伏）
阳极
电子束
聚光镜
第十九页，共84页。
试样
照明部分示意图
第二十页，共84页。
灯丝（钨）
第二十一页，共84页。
第二十二页，共84页。
• 聚光镜用来会聚电子枪射出 的电子束，以最小的损失照 明样品，调节照明强度、孔 径角和束斑大小。一般都采 用双聚光镜系统，如图5-14 所示。第一聚光镜是强激磁 透镜，束斑缩小率为10～50 倍左右，将电子枪第一交叉 点束斑缩小为1～5μm；而 第二聚光镜是弱激磁透镜， 适焦时放大倍数为2倍左右。 结果在样品平面上可获得 2～10μm的照明电子束斑。
探测器（二次电子or背散射电子），
光电倍增管（强度放大）， 视频放大器（尺度放大）。
图象显示和记录系统：电脑。 真空系统：
电力系统：
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扫描电镜的成像原理（位置＋亮度）
• 打点的位置由扫描系统确定（放大倍数）； • 分辨率由磁透镜的像差和电子信号的影响深度
和广度共同决定； • 打点的亮度由探测器接收到的电子数目决定； • 成分像与形貌像的分辨率。
第四页，共84页。
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• 3. 分辨力：指分辨物体最小间隔的能力。
r0
0.61 nsin
对于光学透镜，当n•sinα做到最大时（n≈1.5，α≈70-75°），
上式简化为：
r0 2
– 普通光线的波长为400~700nm，光镜分辨力约为0.2μm，
人眼的分辨力为0.2mm，因此显微镜的最大有效倍数为