扫描电镜分析简介ppt

扫描电镜的主要性能
➢ 放大倍数
M=AC/AS 式中AC是荧光屏上图像的边长， AS是电子束在样品
上的扫描振幅。 目前大多数商品扫描电镜放大倍数为20-20000倍，介
于光学显微镜和透射电镜之间。 ➢ 分辨率 对微区成分分析而言，它是指能分析的最小区域；对
成像而言，它是指能分辨两点之间的最小距离。 SEM的分辨率大小与以下因数有关： • 入射电子束束斑直径 • 入射电子束在样品中的扩展效应
扫描电镜的主要性能
➢ 景深
• 景深是指一个透镜对高低不平的试样各部位能同时聚焦成像 的一个能力范围 射电镜的景深大10 倍。
扫描系统
扫描系统是扫描电镜的特殊部件，它由扫 描发生器和扫描线圈组成。它的作用是：1) 使入射电子束在样品表面扫描，并使阴极 射线显像管电子束在荧光屏上作同步扫描； 2) 改变入射束在样品表面的扫描振幅，从 而改变扫描像的放大倍数。
信号收集系统
➢ 扫描电镜应用的物理信号可分为：1) 电子信号，包 括二次电子、背散射电子、透射电子和吸收电子。 吸收电子可直接用电流表测，其他电子信号用电子 收集器；2) 特征X射线信号，用X射线谱仪检测；3) 可见光讯号（阴极荧光），用可见光收集器。
扫 描 电 镜 成 像 示 意 图
扫描电镜的工作原理
➢ 对于扫描电镜的另一种衬度像—背散射电子像的成像原理 和二次电子像的成像原理相似，此次就不再赘述。
➢ 扫描电镜除了能显示一般试样表面的形貌外，还能将试样 微区范围内的化学元素、光、电、磁等性质的差异以二维 图像形式显示出来，并可用照相方式拍摄图像。
扫描电镜显微分析简介
扫描电子显微镜
扫描电子显微镜
扫描电镜显微分析简介
➢ 概况 ➢ 扫描电镜的优点 ➢ 扫描电镜成像的物理信号 ➢ 扫描电镜的工作原理 ➢ 扫描电镜的构造 ➢ 扫描电镜的主要性能 ➢ 应用举例
概况
扫描电子显微镜简称扫描电镜，英文缩 写：SEM。为适应不同要求，在扫描电镜 上安装上多种专用附件，实现一机多用， 使扫描电镜成为同时具有透射电子显微镜 （TEM）、电子探针X射线显微分析仪 （EPMA）、电子衍射仪（ED）等多种功 能的一种直观、快速、综合的表面分析仪 器。
➢ 背散射电子：入射电子在样品中经散射后再从上表 面射出来的电子。反映样品表面不同取向、不同平 均原子量的区域差别。
➢ 二次电子：由样品中原子外壳层释放出来，在扫描 电子显微术中反映样品上表面的形貌特征。
➢ X射线：入射电子在样品原子激发内层电子后外层 电子跃迁至内层时发出的光子。
其他信号
➢ 俄歇电子：入射电子在样品原子激发内层电 子后外层电子跃迁至内层时，多余能量转移 给外层电子，使外层电子挣脱原子核的束缚， 成为俄歇电子。
➢ 透射电子 :电子穿透样品的部分。这些电子携 带着被样品吸收、衍射的信息，用于透射电 镜的明场像和透射扫描电镜的扫描图像, 以揭 示样品内部微观结构的形貌特征。
扫描电镜的工作原理
➢ 扫描电镜成像与电视显象相似。扫描电镜图像按一定时间 空间顺序逐点扫描形成，并在镜体外显像管荧光屏幕上显 示出来。
➢ 由电子枪发射的能量达30keV的电子束，经会聚透镜和物 镜缩小聚焦，在试样表面形成具有一定能量、一定强度、 极小的点状电子束。在扫描线圈磁场作用下，电子束在试 样表面上按一定的时间、空间顺序作光栅式逐点扫描。
扫描电镜的优点
➢ 高的分辨率。由于超高真空技术的发展，场发射 电子枪的应用得到普及，现代先进的扫描电镜的 分辨率已经达到1纳米左右。
➢ 有较高的放大倍数，20-20万倍之间连续可调。 ➢ 有很大的景深，视野大，成像富有立体感，可直
接观察各种试样凹凸不平表面的细微结构。 ➢ 试样制备简单。 ➢ 可直接观察大块试样。 ➢ 适用于固体材料样品表面和界面分析。 ➢ 适合于观察比较粗糙的表面：材料断口和显微组
真空系统和电源系统
➢ 真空系统是保证电子枪和试样室有较高的真空度， 高真空度能减少电子的能量损失和提高灯丝寿命， 并减少了电子光路的污染。真空度一般为0.01Pa－ 0.001Pa。
➢ 电源系统由稳压，稳流及相应的安全保护电路所 组成，其作用是提供扫描电镜各部分所需的电源。
扫描电镜的主要性能
➢ 放大倍数 ➢ 分辨率 ➢ 景深
扫描电镜的构造
➢ 电子光学系统 ➢ 扫描系统 ➢ 信号收集系统 ➢ 图像显示和记录系统 ➢ 真空系统 ➢ 电源系统
电子光学系统
由电子枪、聚光镜、物镜和样品室等部件组 成。它的作用是将来自电子枪的电子束聚 焦成亮度高、直径小的入射束(直径一般为 10nm或更小)来轰击样品，使样品产生各种 物理信号
➢ 入射电子束和试样相互作用，从试样表面原子中激发出二 次电子。二次电子收集极的作用，将各方向发射的二次电 子汇集，再经加速极加速，射向闪烁体上转变成光信号。 经光导管到达光电倍增管，使光信号再次转变为电信号。 电信号经视频放大器放大，并将其输出送至显像管的栅极， 调制显像管的亮度，因而在荧光屏幕上便呈现出一幅亮暗 程度不同的反映试样表面形貌的二次电子象。一幅扫描图 像由多达100万个分别与被分析物表面物点一一对应的图 像点构成。
织三维形态。
扫描电镜成像的物理信号
扫描电镜成像所用的物理 信号是电子束轰击固体样 品而激发产生的。具有一 定能量的电子，当其入射 固体样品时，将与样品内 原子核和核外电子发生弹 性和非弹性散射过程，激 发固体样品产生多种物理 信号，如二次电子、背散 射电子、吸收电子、X射 线、俄歇电子等。
SEM中的三种主要信号
➢ 常见的电子收集器是由闪烁体、光导管和光电倍增 管组成的部件。其作用是将电子信号收集起来，然 后成比例地转换成光信号，经放大后再转换成电信 号输出(增益达106)，这种信号就用来作为扫描像的 调制信号。
图像显示和记录系统
这一系统的作用是将信号收集器输出的信号 成比例地转换为阴极射线显像管电子束强度 的变化，这样就在荧光屏上得到一幅与样品 扫描点产生的某一种物理讯号成正比例的亮 度变化的扫描像，同时用照相方式记录下来， 或用数字化形式存储于计算机中。