08_第八讲_扫描电子显微分析_090410
第8章 扫描电子显微分析(11材料)
俄歇过程和俄歇电子
(6) 透射电子(TE)
transmission electron
入射束的电子透过样品而得到的电子。 取决于样品微区的成分、厚度、晶体结 构及位向等。
BE、SE、AE、TE之间的关系：
I0IbIsIaIt
式中：I 0 －入射电子强度
透射电子
用产额（系数）的形式：
Ib Is Ia It 1 I0 I0 I0 I0
入射电子与原子核外电子发生相互作用， 使原子失掉电子成为离子，脱离的电子 称为SE。
距样品表面5－50 nm深度范围激发出来 的低能电子（<50eV）
对样品表面状态非常敏感，能有效显示 样品表面的微观形貌（形貌衬度图像）。
二次电子
SE产额（SE发射系数）是二次电子强度与 入射电子强度的比值： SE产额＝IS
发射深度为500－5000 nm。 其波长固定，进行成分分析和晶体结构研
究。 分辨率低，100－1000 nm。
特征X 射线
高能电子入射到试样时，试样中元素的原子内壳层 (如K、L 壳层)电子将被激发到较高能量的外壳层，如L 或 M 层，或直接将内壳层电子激发到原子外，使该原子系统 的能量升高——激发态。这种高能量态是不稳定的，原子 较外层电子将迅速跃迁到有空位的内壳层，以填补空位降 低原子系统的总能量，并以特征X 射线或Auger 电子的方 式释放出多余的能量。由于入射电子的能量及分析的元素 不同，会产生不同线系的特征X 射线，如K 线系、L线系、 M 线系。如果原子的K 层电子被激发，L层电子向K层跃 迁，所产生的特征X 射线称Kα，M 层电子向K 层跃迁产 生的X 射线称Kβ
磨损表面形貌
断口形貌
断口形貌
纳米结构材料形态
扫描电子显微分析
二、电子的波动性及其波长
• 1924年，德布罗意提出了运动着的微观粒子也具有波粒二象性的假说。这个物质 波的频率和波长与能量和动量之间的关系如下：
E hv h P
(4)
•
由此可得德布罗意波波长 ：
(5)
(6)
• •
h h P mv
运动中的电子也必伴随着一个波——电子波。 一个初速度为零的电子，在电场中从电位为零的点受到电位为V的作用，其获得 的动能和运动速度v之间的关系为：
2 E eV 1 2 mv
(7)
•
当加速电压较低时，v<<c(光速)，电子质量近似于静止质量m0，由（6）、（7） 式整理得：
• •
h 150 12.25 2em0V V V
(V为电子加速电压)
(8)
由（8）式可见电子波长与其加速电压平方根成反比，加速电压越高，电子波长 越短。 当加速电压较高时，电子运动速度增大，电子质量也随之增大，必须用相对论进 12 行校正：
3
4
5
6
7
1、电子显微镜发展简史
1924年L. De和Broglie发现运动电子具有波粒二象性。 1926年Busch发现在轴对称的电磁场中运动的电子有会聚现象 二者导致研制电子显微镜的伟大设想 1931年，第一台电镜在德国柏林诞生。至1934年电镜的分辨率可达 50nm，1939年德国西门子公司第一台电镜投放市场，分辨率优于 10nm。 1935年克诺尔（Knoll）提出扫描电镜的工作原理，1938年阿登纳 （Ardenne）制造了第一台扫描电镜。 60年代后，电镜开始向高电压、高分辨率发展，100~200kV的电镜逐 渐普及，1960年，法国研制了第一台1MV的电镜，1970年又研制出 3MV的电镜。 70年代后，电镜的点分辨率达0.23nm ，晶格（线）分辨率达0.1 nm。 同时扫描电镜有了较大的发展，普及程度逐渐超过了透射电镜。 近一、二十年，出现了联合透射、扫描，并带有分析附件的分析电镜。 电镜控制的计算机化和制样设备的日趋完善，使电镜成为一种既观察 图象又测结构，既有显微图象又有各种谱线分析的多功能综合性分析 仪器。
扫描电子显微分析幻灯片
在末级透镜上边装有扫描线 圈，在它的作用下电子束在样 品表面按顺序逐行进行扫描。
高能电子束与样品物质的交 互作用，激发样品产生各种物 理信号，如二次电子、背散射 电子、吸收电子、X射线、俄 歇电子和透射电子等。其强度 随样品表面特征而变化。
这些物理信号分别被相应的收 集器接受，经放大器按顺序、 成比例地放大后,送到显像管,调 制显像管的亮度。
特征X射线是原子的内层电子受到激发以后，在能级跃迁 过程中直接释放的具有特征能量和波长的一种电磁波辐射。
X射线的波长和原子序数之间服从莫塞莱定律：
式中，Z为原子序数，K、Z K为2常数。可以看出，原子序
数和特征能量之间是有对应关系的，利用这一对应关系可 以进行成分分析。如果用X射线探测器测到了样品微区中存 在某一特征波长，就可以判定该微区中存在的相应元素。
扫描电子显微镜中的电子枪与透射电子显微镜的电子枪相似，只是 加速电压比透射电子显微镜低。
扫描电子显微镜中各电磁透镜都不作成像透镜用，而是作聚光镜用， 它们的功能只是把电子枪的束斑逐级聚焦缩小，使原来直径约为50um 的束斑缩小成一个只有数个纳米的细小斑点；
要达到这样的缩小倍数，必须用几个透镜来完成。扫描电子显微镜 一般都有三个聚光镜，前两个聚光镜是强磁透镜，可把电子束光斑缩 小。第三个透镜是弱磁透镜，具有较长的焦距。布置这个末级透镜(习 惯上称之为物镜)的目的在于使样品室和透镜之间留有一定的空间，以 便装入各种信号探测器。扫描电子显微镜中照射到样品上的电子束直 径越小，就相当于成像单元的尺寸越小，相应的分辨率就越高。
可做综合分析。 SEM装上波长色散X射线谱仪 (WDX) (简称波谱仪)或能量色散X射线谱仪(EDX) (简称能谱仪)后，在观察扫描形貌图像的同时，可 对试样微区进行元素分析。
扫描电子显微分析.ppt
得清晰图像的深度范围。当一束微细的电子束照射在表 面粗糙的试样上时，由于电子束有一定发散度，发散半 角为β，除了焦平面处，电子束将展宽，设可获得清晰 图像的束斑直径为d，由图中几何关系可得：
Dtdg
d
若d的大小相当于荧能 光屏上
区分的最小距离d时M， 0即 .2mm，则
D 0.2
M
3.5 扫描电子显微分析
3.5 扫描电子显微分析
3.5.2 扫描电镜图象及其衬度
3.5 扫描电子显微分析
3.5.2 扫描电镜图象及其衬度
•当试样表面倾角增大时，作用体积改 变，且显著增加发射系数。 •背散射电子在试样上方有一定的角分 布。垂直入射时为余弦分布： η(φ)=η0cosφ
当试样表面倾角增大时，由于电子 有向前散射的倾向，峰值前移。因 此电子探测器必须放在适当的位置 才能探测到较高强度的电子信号。
系： δ(θ)=δ0/cosθ （4）二次电子在试样上方的角分布也服从余弦分布，
但与背散射电子不同的是二次电子在试样倾斜时仍为 余弦分布，见图2-83。
3.5 扫描电子显微分析
3.5.2 扫描电镜图象及其衬度
表2-6 二次电子发射系数
元素 能量 10keV 30keV 50keV
铝
0.40 0.10 0.05
3.5 扫描电子显微分析
3.5.1扫描电子显微镜
扫描电子显微镜原理
扫描电子显微镜原理扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种利用电子束来观察样品表面形貌和成分的高分辨率显微镜。
它的原理是利用电子束与样品表面发生相互作用，通过检测不同位置的散射电子、二次电子等来获取样品表面的形貌和成分信息。
SEM具有高分辨率、大深度聚焦范围、能够观察几乎所有材料等优点，因此在材料科学、生物学、医学、地质学等领域有着广泛的应用。
SEM的原理主要包括电子光学系统、样品台、探测器和图像处理系统。
首先是电子光学系统，它由电子源、准直系统和对焦系统组成。
电子源产生的电子束经过准直系统和对焦系统的调节，可以聚焦到极小的直径，从而实现高分辨率的成像。
样品台是样品放置的位置，它可以在X、Y、Z方向上进行微小的移动和调节，使得样品在电子束下可以被全方位地观察。
探测器用于检测样品表面的散射电子、二次电子等信号，不同的探测器可以获取不同的信息。
图像处理系统则对探测器获取的信号进行处理，形成最终的样品图像。
SEM的工作原理是通过电子束与样品表面的相互作用来获取样品表面的形貌和成分信息。
当电子束照射到样品表面时，会与样品原子发生相互作用，产生多种信号。
其中，包括样品表面的散射电子、二次电子、透射电子等。
这些信号被探测器捕获并转换成电信号，再经过放大、处理等步骤，最终形成样品的图像。
通过对这些信号的分析和处理，可以获取样品表面的形貌、结构和成分等信息。
SEM具有高分辨率的特点，其分辨率可以达到亚纳米甚至更高的级别。
这是因为电子具有波长极短的特点，可以克服光学显微镜的衍射极限，从而获得更高的分辨率。
此外，SEM还具有大深度聚焦范围的优点，能够观察不同深度的样品表面形貌。
因此，SEM在材料科学领域的表面形貌观察、纳米材料研究等方面有着重要的应用价值。
总的来说，扫描电子显微镜是一种利用电子束来观察样品表面形貌和成分的高分辨率显微镜。
它的原理是通过电子束与样品表面的相互作用，获取样品表面的形貌和成分信息。
扫描电子显微分析
扫描电子显微分析§1、概述SEM在20世纪30年代由德国人Knoll和von Ardenne首创，40年代美国RCA研究室对它的进展起了重要作用，在后来的显微镜上可以发现许多他们预期的关于仪器的设计和性能。
现代的SEM是Oatley和他的学生从1948年到1965年期间在剑桥大学的研究成果，第一台商用SEM是1965年由英国剑桥仪器公司生产的Stereoscan。
扫描电镜（SEM）是材料学科领域应用最为广泛的一种显微镜，SEM的广泛使用是因为它既具有光学显微镜制样简易，又具有昂贵、复杂的透射电镜的众多功能和适用性。
SEM可对较大试样进行原始表面观察，能清晰地显示出试样表面的凸凹形貌，具有连续可调的的放大倍率，目前二次电子像的最高分辨率可达0.5纳米。
利用入射束与试样作用产生的各种信号，SEM还可以对试样进行成分、晶体学、阴极发光、感应电导等多方面分析；也可以在某些环境条件下进行动态观察。
§3、初级电子束轰击试样产生的信号 俄歇电子：透射电子：当样品很薄时，有一部分电子穿过样品（TEM或STEM）。
吸收电流：初级电子束由于和样品中的原子或电子发生多次散射后，能量逐渐减小以致最终被样品吸收。
特征x射线：阴极荧光：主要针对半导体和绝缘体，在入射电子或散射电子的作用下，价电带子发生跃迁，由于跃迁能量较低（几－几十电子伏特），所以发出可见光，其波长与杂质及其能级有关。
电子束感生电效应：电子在半导体中的非弹性性散射产生电子-空穴对。
通过外加电场可以分离正负电荷，产生附加电导；而p-n结对这些自由载流子的收集作用可以产生附加电动势。
Primary Electron Beam放大倍数：等于荧光屏上扫描振幅A C 和电子束在样品上扫描振幅A S 之比，即M = A C /A S ，是纯几何表示。
分辨率：指样品上两个邻近点靠近到何种程度仍可辨认出来；分辨率可从拍摄的图像上测量两亮区最小暗间隙宽度除以放大倍数得到。
扫描电子显微镜 原理
扫描电子显微镜原理
扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）利用
电子束与样品交互作用来获取样品表面形貌和成分信息。
其工作原理涉及电子束的发射、聚焦、扫描以及信号的检测和放大。
首先，SEM内部的电子枪会通过电子发射材料（如钨丝）发
射出电子束。
然后，用来加速电子束的电场将其加速至高能，通常为几千至几十万电子伏。
电子束通过一系列电磁透镜进行聚焦，以减小电子束的直径。
接下来，样品被放置在一个可移动的样品台上。
样品通常需要被涂覆上导电性物质，以允许电子束在其表面上散射并与样品相互作用。
一旦样品准备完毕，样品台会移动，将其表面逐点扫描，使电子束与样品表面不断交互。
当电子束与样品表面相互作用时，会发生多种物理过程，如电子与样品原子之间的散射、逸出二次电子的产生以及不同能量的电子的反射。
这些过程产生的不同信号可用于分析样品的特征。
SEM内部的倍增器可以检测到被散射的电子或逸出二次电子。
这些信号会被转化为电信号并放大。
然后，电子信号会根据扫描的位置被编码并通过计算机或图像处理器进行处理。
最终，这些处理后的信号将被转化为图像，在显微镜显示器上呈现给操作者。
通过调整SEM的操作参数，如电子束的能量、聚焦以及扫描
参数，可以得到不同分辨率和深度的样品图像。
SEM广泛应用于材料科学、生物学、纳米技术等领域。
扫描电子显微镜与电子探针显微分析课件
1．电子光学系统
•
扫描电子显微镜与电子探针显微分析
(1)电子枪 （electron gun）
• 其作用是利用阴极与阳极灯丝间的高压产生高能 量的电子束。
• 扫描电子显微镜电子枪与透射电子显微镜的电子 枪相似，只是加速电压比透射电子显微镜的低。
扫描电子显微镜与电子探针显微分析
(2)电磁透镜 （electromagnetic lens）
• 特征X射线是原子的内层电子受到激发以后，在能 级跃迁过程中直接释放的具有特征能量和波长的 一种电磁波辐射。
• 入射电子与核外电子作用，产生非弹性散射，外 层电子脱离原子变成二次电子，使原于处于能量 较高的激发状态，它是一种不稳定态。较外层的 电子会迅速填补内层电子空位，使原子降低能量， 趋于较稳定的状态。
扫描电子显微镜与电子探针显微分析
电子束与固体样品相互作用时产生 的物理信号
扫描电子显微镜与电子探针显微分析
一、背散射电子 （backscattering electron）
• 背散射电于是指被固体样品中的原子核反弹回来的一部分 入射电子。
• 其中包括弹性背散射电子和非弹性背散射电子。 • 弹性背散射电子是指被样品中原子核反弹回来的散射角大
第八章 扫描电子显微镜与电子 探针显微分析
扫描电子显微镜与电子探针显微分析
序
• 扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope， 简称SEM）是继透射电镜（TEM）之后发展起来的一种 电子显微镜
• 扫描电子显微镜的成像原理和光学显微镜或透射电子 显微镜不同，它是以电子束作为照明源，把聚焦得很 细的电子束以光栅状扫描方式照射到试样上，产生各 种与试样性质有关的信息，然后加以收集和处理从而 获得微观形貌放大像。
课件：扫描电子显微分析
亮处为铅，暗处为锡
3.4.5 制样技术
（1）固体样品：
将样品用双面胶带或导电胶固定于样品台。
（2）粉末样品：
将样品均匀洒落在贴有双面胶带的样品台 上，用 吸耳球去未粘牢的颗粒。
对非导体样品，需用离子溅射仪或真空 镀膜仪 喷镀上一层厚约10nm的金或铂导电层，以消
3.4.2 扫描电镜的构造
扫描电镜的构造
(1) 电子光学系统（镜筒） (2) 扫描系统 (3) 信号收集系统 (4) 图像显示和记录系统 (5) 真空系统 (6) 电源系统
(1) 电子光学系统（镜筒）
由电子枪、聚光镜、物镜和样品室 等部件组成。
作用是将来自电子枪的电子束聚焦 亮度高、直径小的入射束(直径为 10nm或更小)来轰击样品，使样品产生 各种物理信号。
3.4.4 扫描电镜图像
1 二次电子像 是扫描电镜中应用最广泛、分辨本领最高
的一种 图像 。
二次电子发射量主要决定于样品表面的起 伏状况 。如电子束垂直样品表面入射，则二次电子
粉煤灰的二次电子像
2 背散射电子像
背散射电子发射量主要与样品原子序数 有关。
样品表面元素原子序数越大，对入射电子 散射能力越强，即背散射电子发射量也越 大。
作用：
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。
(5)真空系统 (6)电源系统
扫描电镜的真空系统和电源 系统的作用与透射电镜的相同。
因此，背散射电子像兼具样品表面平均原 子序数分布和形貌特征。
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※各种科学领域和工业部门广泛应用的有力工具。从地学、
练习
1、简述扫描电镜（SEM）的工作原理、构造 及其应用 。 2、什么是表面形貌衬度和原子序数衬度？有 何应用？
§2.2 扫描电子显微镜（SEM）
电子光学基本知识的回顾
1 电子光学与几何光学有何相似之处？
2 物距、像距和焦距之间有何关系？
简要 回答？
3 电子与固体物质相互作用产生哪些电子信号？
作用范围多大？
4 什么是二次电子？
发展历史
早在1935年，德国的Knoll就提出了扫描电镜的工作 原理 1938年，Ardenne开始进行实验研究 到1942年，Zworykin.Hill制成了第一台实验室用的扫 描电镜 1963年，A.V.Grewe将研制的场发射电子源用于扫描 电镜，该电子源的亮度比普通热钨丝大103-104倍， 而电子束径却较小，大大提高了分辨率。将这种电子 源用以扫描透射电镜，分辨率达十分之几纳米，可观 察到高分子中臵换的重元素 70年代开始，扫描电镜的性能突然提高很多，实验室 中制成扫描透射电子显微镜已达到优于0.5nm分辨率 的新水平
镀膜设备示意
5.2 扫描电镜在材料研究中的应用
像衬度
扫描电镜的像衬度主要是利用样品表面 微区特征(如形貌、原子序数或化学成分、晶 体结构或位向等)的差异，在电子束作用下产 生不同强度的物理信号，导致阴极射线管荧 光屏上不同的区域不同的亮度差异，从而获 得具有一定衬度的图像
1） 表面形貌衬度及其应用
电子光 学系统 示意图
注意观 察与 TEM的 区别！
光学系统与透射电镜的区别
※在光学系统中扫描电镜的最后一个透镜的结构有别于 透射电镜，它是采用上下极靴不同孔径不对称的磁透 镜，这样可以大大减小下极靴的圆孔直径，从而减少 样品表面的磁场，避免磁场对二次电子轨迹的干扰， 不影响对二次电子的收集。 ※ 末级透镜中要有一定的空间，用来容纳扫描线圈和 消像散器。扫描线圈是扫描电镜的一个十分重要的部 件，它使电子作光栅扫描，与显示系统的CRT扫描线 圈由同一锯齿波发生器控制，以保证镜筒中的电子束 与显示系统CRT中的电子束偏转严格同步。 ※扫描电镜的样品室要比透射电镜复杂，它能容纳大的 试样，并在三维空间进行移动、倾斜和旋转
应用及新功能
生物学、医学、冶金、机械加工、材料、半导体制造、 微电路检查，到月球岩石样品的分析，甚至纺织纤维、 玻璃丝和塑料制品、陶瓷产品的检验等均大量应用扫描 电镜作为研究手段 ※配上图像观察，如吸收电子图像、电子荧光图像、扫描 透射电子图像、电位对比图像、X射线图像，还安装了x 射线显微分析装置，拓展了应用功能 ※扫描电镜在向追求高分辨率，高图像质量发展的同时， 也在向复合型发展。这种把扫描、透射、微区分析结合 为一体的复合电镜，使得同时进行显微组织观察、微区 成分分析和晶体学分析成为可能
2）分辨率
分辨本领是扫描电镜的主要性能指标之一。在 理想情况下，二次电子像分辨率等于电子束斑直 径
Hale Waihona Puke 3）景深扫描电镜的景深比较大，成像富有立体感， 所以它特别适用于粗糙样品表面的观察和分 析，如断口、原始烧结表面等
4 样品制备
与TEM样品制 备的区别
对导电性材料来说，除了几何尺寸和重 量外几乎没有任何要求，尺寸和重量对不同 型号的扫描电镜的样品室也有不同的要求 对于导电性较差或绝缘的样品若采 用常规扫描电镜来观察，则必须通过喷镀金、 银等重金属或碳真空蒸镀等手段进行导电性 处理。所有的样品均必须无油污，无腐蚀等， 以免对镜筒和探测器的污染
5）电源、真空系统
※作用：为扫描电子显做镜各部分提供 所需的电源。 由稳压、稳流及相应的安全保护电路 组成 ※一般用分子涡轮泵 作用：确保电子光学系统正常工作、 防止样品污染、保证灯丝的工作寿命 等
3 扫描电镜的主要性能
1）放大倍数
扫描电镜的放大倍数M定义为：在显像管中电子 束在荧光屏上最大扫描距离和在镜筒中电子束针 在试样上最大扫描距离的比值 M=l/L l--荧光屏长度；L--电子束在试样上扫过的长度 这个比值是通过调节扫描线圈上的电流来改变的。
2）偏转系统
作用：使电子束产生 横向偏转，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。 ※偏转系统可以采用 横向静电场，也可 采用横向磁场
3）信号收集放大系统
二次电子和背反射电子收 集器。 ※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，并进行放 大。 ※闪烁计数器是最常用的一 种信号检测器，它由闪烁 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，可用来检测 二次电子、背散射电子等 信号
扫描电镜实物照片
镜 筒
显示 屏
操 作 台
2.1 扫描电镜工作原理、构造和性能
1、基本原理
由电子枪发射的 电子束，经栅极聚 焦后，在加速电压 作用下，经过二至 三个电磁透镜所组 成的电子光学系统， 电子束会聚成一个 细的电子束聚焦在 样品表面。在末级 透镜上边装有扫描 线圈，在它的作用 下使电子束在样品 表面扫描
主要由闪烁体，光电倍增 管和前臵放大器组成，这 是扫描电镜中最主要的信 号检测器
视 频 放 大
4)显示系统
※作用：将信号检测放大系统输出的调制信号转 换为能显示在阴极射线管荧光屏上的图像，供 观察或记录 ※显示装臵一般有两个显示通道：一个用来观察， 另一个供记录用(照相)。在观察时为了便于调 焦，采用尽可能快的扫描速度，而拍照时为了 得到分辨率高的图像，要尽可能采用慢的扫描 速度(多用50-100s) ※目前，仪器操作过程基本上使用软件自动控制， 同时操作、观察和图像处理存取十分方便，如 LEO1530,PHILIPS ESEM等
应用举例－1、断口分析
水泥浆体断口形貌
2、粉体
ZnO颗粒形貌
3、烧结体自然表面
4、金相表面
5、原位观察
2 原子序数衬度及其应用
※
原子序数衬度是利用对样品微区原子序数或化学成
分变化敏感的物理信号作为调制信号得到的、表示微 区化学成分差别的像衬度 ※ 背散射电子、吸收电子和特征X射线等信号对微区原 子序数或化学成分的变化敏感，所以可用来显示原子 序数或化学成分的差别 ※ 背散射电子产额随样品中元素原子序数的增大而增加， 因而样品上原子序数较高的区域产生较强的信号，在 背散射电子像上显示较高的衬度，这样就可以根据背 散射电子像亮暗衬度来判断相应区域原子序数的相对 高低，对金属及其合金进行显微组织分析
2 扫描电镜的结构
扫描电子显微镜由电 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、电源系统和真空 系统等部分组成
1）电子光学系统 由电子枪、电磁 透镜、光阑、样品室 等部件组成。 作用是得到具有较 高的亮度和尽可能小 的束斑直径的扫描电 子束。
电子枪（发叉式）
钨丝
几种类型电子枪性能比较
二次电子和背散射电子的运动轨迹
二次电子运动轨迹
背散射电子运动轨迹
背散射电子的形貌分析
成像效果不如 二次电子，一 般情况不用！！
但在分析 晶粒取向、 织构十分 有效
背散射电子像衬度及特点
影响背散射电子 产生的因素有：
(1)原子序数Z (2)入射电子能量 E0 (3)样品倾斜角
背散射系数与原子序数的关系
扫描图像形成
1.由于高能电子束与样品物质的交互作用，结果产 生了各种信息：二次电子、背反射电子、吸收电子、 X 射线、俄歇电子、阴极发光和透射电子等。 2.这些信号被相应的接收器接收，经放大后送到显 像管的栅极上，调制显像管的亮度。 3.由于经过扫描线圈上的电流是与显像管相应的亮 度一一对应，也就是说，电子束打到样品上一点时，在 显像管荧光屏上就出现一个亮点。 扫描电镜就是这样采用逐点成像的方法，把样品表面 不同的特征，按顺序，成比例地转换为视频信号，完成 一帧图像，从而使我们在荧光屏上观察到样品表面的各 种特征图像。
形貌衬度原理图
表面形貌衬度是利用 二次电子信号作为调制 信号而得到的一种像衬 度（表面形貌对二次电 子十分敏感） 形貌衬度的特点： （1）分辨率高 （2）景深大，立体感强 （3）主要反应形貌衬度
表面形貌衬度的应用
1．断口分析 材料断口的微观形貌往往与其化学成分、显微组织、制造工 艺及服役条件存在密切联系，所以断口形貌的确定对分析断裂原 因常常具有决定性作用 2.高倍金相组织观察与分析 在多相结构材料中，特别是在某些共晶材料和复合材料的显 微组织和分析方面，由于可以猎助于扫描电镜景深大的特点，所 以完全可以采用深浸蚀的方法，把基体相溶去一定的深度，使得 欲观察和研究的相显露出来，这样就可以在扫描电镜下观察到该 相的三维立体的形态，这是光学显微镜和透射电镜无法做到 3.断裂过程的动态研究 有的型号的扫描电镜带有较大拉力的拉伸台装臵，这就为研 究断裂过程的动态过程提供了很大的方便。在试样拉伸的同时既 可以直接观察裂纹的萌生及扩展与材料显微组织之间的关系，又 可以连续记录下来，为科学研究提供最直接的证据