苏党生电镜课件EM Part I
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电镜在病理学中应用PPT课件
组织细胞损伤与修复研究案例
01
细胞损伤机制研究
电镜观察细胞损伤过程中的超微结构变化,如细胞器损伤、细胞骨架破
坏等,有助于深入了解细胞损伤的机制和过程。
02
细胞修复机制研究
电镜观察细胞再生、修复过程中的超微结构变化,如细胞分裂、细胞迁
移等,有助于深入了解细胞修复的机制和过程。
03Hale Waihona Puke 药物对细胞损伤与修复的影响
感染性疾病诊断案例
病原体鉴定
电镜可以直接观察病原体的超微结构特征,如病毒的核衣壳、细 菌的细胞壁、鞭毛等,有助于对病原体进行鉴定和分类。
感染部位诊断
电镜观察感染部位的组织细胞超微结构变化,如细胞损伤、炎症反 应等,有助于确定感染部位和感染病原体类型。
流行病学调查
电镜观察病毒表面的抗原或抗体,有助于病毒的溯源和流行病学调 查,为防控措施提供依据。
鉴别诊断
电镜有助于鉴别诊断不同疾病 ,特别是在肿瘤诊断中,有助 于区分良恶性肿瘤以及确定肿 瘤的来源和性质。
深入研究
电镜可以深入到细胞和亚细胞 结构层次,揭示细胞的功能和 代谢状态,为深入研究疾病机 制提供有力工具。
无创性检测
电镜样本制备过程相对简单, 对样本损伤小,适用于各种组 织类型,尤其适用于对珍贵样 本的研究。
通过电镜观察胎儿细胞的超微结构特 征,有助于进行遗传性疾病的产前诊 断。
遗传性疾病的病理改变
电镜观察遗传性疾病的病理改变,如 神经纤维瘤病、唐氏综合征等,有助 于深入了解疾病的发病机制。
03
电镜在病理学中的优势与局限性
优势
01
02
03
04
高分辨率
电镜的分辨率远高于光学显微 镜,能够观察细胞和组织的超 微结构,提供更丰富的细节信 息。
扫描电镜培训资料PPT课件
F d0 0.02m m
tgc Mtgc
d0临界分辨本领,c 电子束的入射角
第28页/共36页
7. 样品制备
• 扫描电镜的最大优点是样品制备方法简单,对金属和陶瓷 等块状样品,只需将它们切割成大小合适的尺寸,用导电 胶将其粘接在电镜的样品座上即可直接进行观察。
• 对于非导电样品如塑料、矿物等,在电子束作用下会产生 电荷堆积,影响入射电子束斑和样品发射的二次电子运动 轨迹,使图像质量下降。因此这类试样在观察前要喷镀导 电层进行处理,通常采用二次电子发射系数较高的金银或 碳膜做导电层,膜厚控制在20nm左右。
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。 • 配有X射线能谱仪装置,这样可以同时进行显微组织性貌的观察和微区成
分分析。
第4页/共36页
Optical Microscope VS SEM
第1页/共36页
第2页/共36页
第三章 扫描电子显微镜
1. 扫描电镜的优点 2. 电子束与固体样品作用时产生的信号 3. 扫描电镜的工作原理 4. 扫描电镜的构造 5. 扫描电镜衬度像
二次电子像 背散射电子像 6. 扫描电镜的主要性能 7. 样品制备 8. 应用举例
第3页/共36页
1. 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,
第33页/共36页
8.3 在微电子工业方面的应用
(a)芯片导线的表面形貌图, (b)CCD相机的光电二极管剖面图。
第34页/共36页
本章重点
电子束与固体样品作用时产生的信号 扫描电镜的工作原理 扫描电镜衬度像( 二次电子像、背散射电子像
tgc Mtgc
d0临界分辨本领,c 电子束的入射角
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7. 样品制备
• 扫描电镜的最大优点是样品制备方法简单,对金属和陶瓷 等块状样品,只需将它们切割成大小合适的尺寸,用导电 胶将其粘接在电镜的样品座上即可直接进行观察。
• 对于非导电样品如塑料、矿物等,在电子束作用下会产生 电荷堆积,影响入射电子束斑和样品发射的二次电子运动 轨迹,使图像质量下降。因此这类试样在观察前要喷镀导 电层进行处理,通常采用二次电子发射系数较高的金银或 碳膜做导电层,膜厚控制在20nm左右。
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。 • 配有X射线能谱仪装置,这样可以同时进行显微组织性貌的观察和微区成
分分析。
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Optical Microscope VS SEM
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第三章 扫描电子显微镜
1. 扫描电镜的优点 2. 电子束与固体样品作用时产生的信号 3. 扫描电镜的工作原理 4. 扫描电镜的构造 5. 扫描电镜衬度像
二次电子像 背散射电子像 6. 扫描电镜的主要性能 7. 样品制备 8. 应用举例
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1. 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,
第33页/共36页
8.3 在微电子工业方面的应用
(a)芯片导线的表面形貌图, (b)CCD相机的光电二极管剖面图。
第34页/共36页
本章重点
电子束与固体样品作用时产生的信号 扫描电镜的工作原理 扫描电镜衬度像( 二次电子像、背散射电子像
电子显微镜原理教学课件
吸收
样品吸收电子,导致不同区域 呈现不同亮度。
透射
部分电子穿过样品,形成透射 图像。
扫描电镜成像
逐点扫描样品表面,形成高分 辨率图像。
电子显微镜的分辨率
01
02
03
理论分辨率
受电子波长和物镜的NA 值影响。
实际分辨率
受到多种因素影响,如样 品厚度、结晶度和电子束 能量等。
提高分辨率的方法
采用更高能量的电子束、 提高物镜的NA值和使用 更短的波长。
电子显微镜原理教学课 件
目 录
• 电子显微镜简介 • 电子显微镜工作原理 • 电子显微镜样品制备技术 • 电子显微镜图像分析 • 电子显微镜操作与维护 • 电子显微镜未来发展趋势
01
电子显微镜简介
电子显微镜的发展历程
1926年
德国物理学家Max Knoll和Ernst Ruska发 明了第一台电子显微镜
放置样品
将需要观察的样品放置在载物 台上,并调整样品的位置和角 度。
观察
观察并记录样品的形态、结构 等特征。
电子显微镜的常见故障及排除方法
图像模糊
可能是由于焦距调节不当或样品表面 不平整导致,需要重新调整焦距或处 理样品表面。
图像扭曲或变形
可能是由于电子束倾斜或样品放置不 正确引起,需要检查电子束的路径和 样品放置情况。
无法聚焦
可能是由于样品太厚或焦距调节不当 导致,需要减小样品厚度或重新调整 焦距。
光源异常
可能是由于灯泡损坏或电源故障导致 ,需要更换灯泡或检查电源连接。
电子显微镜的日常维护与保养
清洁镜头
定期用干燥的镜头纸或镜头布擦拭镜头表面 ,保持镜头清洁。
定期校准
根据需要,定期对电子显微镜进行校准,以 确保观察结果的准确性。
样品吸收电子,导致不同区域 呈现不同亮度。
透射
部分电子穿过样品,形成透射 图像。
扫描电镜成像
逐点扫描样品表面,形成高分 辨率图像。
电子显微镜的分辨率
01
02
03
理论分辨率
受电子波长和物镜的NA 值影响。
实际分辨率
受到多种因素影响,如样 品厚度、结晶度和电子束 能量等。
提高分辨率的方法
采用更高能量的电子束、 提高物镜的NA值和使用 更短的波长。
电子显微镜原理教学课 件
目 录
• 电子显微镜简介 • 电子显微镜工作原理 • 电子显微镜样品制备技术 • 电子显微镜图像分析 • 电子显微镜操作与维护 • 电子显微镜未来发展趋势
01
电子显微镜简介
电子显微镜的发展历程
1926年
德国物理学家Max Knoll和Ernst Ruska发 明了第一台电子显微镜
放置样品
将需要观察的样品放置在载物 台上,并调整样品的位置和角 度。
观察
观察并记录样品的形态、结构 等特征。
电子显微镜的常见故障及排除方法
图像模糊
可能是由于焦距调节不当或样品表面 不平整导致,需要重新调整焦距或处 理样品表面。
图像扭曲或变形
可能是由于电子束倾斜或样品放置不 正确引起,需要检查电子束的路径和 样品放置情况。
无法聚焦
可能是由于样品太厚或焦距调节不当 导致,需要减小样品厚度或重新调整 焦距。
光源异常
可能是由于灯泡损坏或电源故障导致 ,需要更换灯泡或检查电源连接。
电子显微镜的日常维护与保养
清洁镜头
定期用干燥的镜头纸或镜头布擦拭镜头表面 ,保持镜头清洁。
定期校准
根据需要,定期对电子显微镜进行校准,以 确保观察结果的准确性。
扫描电镜分析 ppt课件
4
二 材料涂层表面、切面进行分析
表面分析是指对材料的表面特性和表面现象进行 观察分析、测量的方法和技术,是扫描电镜最基本、 最普遍的用途。通常用二次电子成像,来观察样品表 面的微观结构、化学组成等情况。
5
图2. 1500倍率下陶瓷膜层的表面形貌照片
从图2可以看出陶瓷膜层的组织是均匀的,但含有一 定数量的孔洞(图片上的黑孔处为孔洞)。这些孔洞是膜 层迅速烧结后残留下来的,它们所处的位置就是成膜过程 中能量密度的集中区。
对比图(a),图1(b)用60%硫 酸酸浸提纯的硅藻土很大程度地清 理了硅藻面孔道,使硅藻壳体大部 分的孔结构显露出来,并且非常完 整地保护了硅藻壳体,硅藻土的比 表面积和孔体积增大较大。而硅藻 土的调湿性能正是由其独特的孔隙 结构所赋予的,所以酸浸提纯这一 操作很是关键。
15
硅藻土基调湿材料的形貌分析
陶瓷膜由过渡层、致密层和疏松层组成。过渡层为 膜层与基体的交界面,膜层与基体犬牙交错,形成微区冶 金结合;中间为无气孔和其它缺陷的致密层;致密层外侧 是疏松层,层中存在许多孔洞及其它缺陷。
8
图5a.膨胀石墨外观的SEM图
图5b.膨胀石墨表面孔隙结构SEM图
膨胀石墨的外观如蠕虫状,由许多粘连、叠合的石墨鳞 片构成,片间有许多蜂窝状的微细孔隙.其微片厚度大致在 100~300 nm之间,孔隙的尺寸在10-3~10 nm之间。
13
硅藻土原料与纯化硅藻土的表面形貌分析
图(a)为硅藻原土的SEM 图,从图中我们可以清晰的看 到原土硅藻壳体表面所覆盖的 大量的碎屑、炭质、粘土矿物 等杂质,壳体几乎被杂质所覆 盖和填充,还出现了孔洞塌陷 等现象,可以说几乎看不到清 晰的硅藻壳面的多孔结构。
(a)硅藻原土SEM图
二 材料涂层表面、切面进行分析
表面分析是指对材料的表面特性和表面现象进行 观察分析、测量的方法和技术,是扫描电镜最基本、 最普遍的用途。通常用二次电子成像,来观察样品表 面的微观结构、化学组成等情况。
5
图2. 1500倍率下陶瓷膜层的表面形貌照片
从图2可以看出陶瓷膜层的组织是均匀的,但含有一 定数量的孔洞(图片上的黑孔处为孔洞)。这些孔洞是膜 层迅速烧结后残留下来的,它们所处的位置就是成膜过程 中能量密度的集中区。
对比图(a),图1(b)用60%硫 酸酸浸提纯的硅藻土很大程度地清 理了硅藻面孔道,使硅藻壳体大部 分的孔结构显露出来,并且非常完 整地保护了硅藻壳体,硅藻土的比 表面积和孔体积增大较大。而硅藻 土的调湿性能正是由其独特的孔隙 结构所赋予的,所以酸浸提纯这一 操作很是关键。
15
硅藻土基调湿材料的形貌分析
陶瓷膜由过渡层、致密层和疏松层组成。过渡层为 膜层与基体的交界面,膜层与基体犬牙交错,形成微区冶 金结合;中间为无气孔和其它缺陷的致密层;致密层外侧 是疏松层,层中存在许多孔洞及其它缺陷。
8
图5a.膨胀石墨外观的SEM图
图5b.膨胀石墨表面孔隙结构SEM图
膨胀石墨的外观如蠕虫状,由许多粘连、叠合的石墨鳞 片构成,片间有许多蜂窝状的微细孔隙.其微片厚度大致在 100~300 nm之间,孔隙的尺寸在10-3~10 nm之间。
13
硅藻土原料与纯化硅藻土的表面形貌分析
图(a)为硅藻原土的SEM 图,从图中我们可以清晰的看 到原土硅藻壳体表面所覆盖的 大量的碎屑、炭质、粘土矿物 等杂质,壳体几乎被杂质所覆 盖和填充,还出现了孔洞塌陷 等现象,可以说几乎看不到清 晰的硅藻壳面的多孔结构。
(a)硅藻原土SEM图
扫描电镜精品PPT课件
扫描电镜
SEM构造及原理:
构造:电子光学系统 信号收集处理系统 真空系统 供电系统
电子光学系统: 包括电子枪、电磁透镜、扫描线圈和样品室。
电子枪 SEM 中的电子枪与TEM 中的相似,但加速电压更低。 热阴极电子枪 ,束斑可达6nm 。六硼化镧和场发射 电子枪,束斑更小。
电磁透镜(3个) 功 能: 聚焦电子枪束斑,50mm→nm级斑点。 前二者:强透镜,缩小电子束光斑 第三个:弱透镜,习惯称物镜,有较长的焦距, 使样品和透镜之间留有一定空间以装入 各种信号探测器。 SEM中束斑越小,成像单元越小,分辨率就愈高。
2) 选区电子通道花样: 微区范围 10 -15 um 产生花样的区域1-3mm
电子通道花样的标定
L—末级透镜至晶体表面的距离 M—花样放大倍数 W—荧光屏上某衬度带的宽度
EBSD技术
EBSD技术
EBSD技术相关原理 EBSD应用及数据处理
电子背散射衍射分析技术
基于扫描电镜(SEM)中电子束在倾斜 样品表面激发出并形成的衍射菊池带的 分析从而确定晶体结构、取向及相关信 息的方法。
信号收集处理系统
二次电子,背散射电子,透镜电子等信号都可用闪 烁计数器检测。
信号电子进入闪烁体即引起电离,当离子和自由电子 复合后产生可见光。可见光信号通过光导管送入光电 倍增器,光信号放大,又转化成电流信号输出,电流 信号经视频放大后成为调制信号。
真空系统
为保证电子光学系统的正常工作,对真空度有一定要 求。 真空度 > 1.33×10-2~1.33×10-3Pa 冷场发射真空度一般要达到:10-7 Pa
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。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,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,从而在荧光屏上观察到样品表面的 各种特征图像。
SEM构造及原理:
构造:电子光学系统 信号收集处理系统 真空系统 供电系统
电子光学系统: 包括电子枪、电磁透镜、扫描线圈和样品室。
电子枪 SEM 中的电子枪与TEM 中的相似,但加速电压更低。 热阴极电子枪 ,束斑可达6nm 。六硼化镧和场发射 电子枪,束斑更小。
电磁透镜(3个) 功 能: 聚焦电子枪束斑,50mm→nm级斑点。 前二者:强透镜,缩小电子束光斑 第三个:弱透镜,习惯称物镜,有较长的焦距, 使样品和透镜之间留有一定空间以装入 各种信号探测器。 SEM中束斑越小,成像单元越小,分辨率就愈高。
2) 选区电子通道花样: 微区范围 10 -15 um 产生花样的区域1-3mm
电子通道花样的标定
L—末级透镜至晶体表面的距离 M—花样放大倍数 W—荧光屏上某衬度带的宽度
EBSD技术
EBSD技术
EBSD技术相关原理 EBSD应用及数据处理
电子背散射衍射分析技术
基于扫描电镜(SEM)中电子束在倾斜 样品表面激发出并形成的衍射菊池带的 分析从而确定晶体结构、取向及相关信 息的方法。
信号收集处理系统
二次电子,背散射电子,透镜电子等信号都可用闪 烁计数器检测。
信号电子进入闪烁体即引起电离,当离子和自由电子 复合后产生可见光。可见光信号通过光导管送入光电 倍增器,光信号放大,又转化成电流信号输出,电流 信号经视频放大后成为调制信号。
真空系统
为保证电子光学系统的正常工作,对真空度有一定要 求。 真空度 > 1.33×10-2~1.33×10-3Pa 冷场发射真空度一般要达到:10-7 Pa
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。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,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,从而在荧光屏上观察到样品表面的 各种特征图像。
苏党生电镜课件EM Part II
• Number of electrons = Protons (ground state)
Atomic Structure
• N shell 32 e • M shell 18 e • L shell 8 e • K shell 2 e
Atomic Structure
• Electrons occur in orbits around the nucleus at a specific distances from the nucleus • Orbits are divided into suborbitals • These distances equate to specific amounts of Energy, quantum, for each suborbital • The main orbits are labeled K, L, M, N, etc. beginning from the nucleus outward
•Accelerating Voltage (KV) •Average atomic number of matrix material •Density of Material (g/cm3)
Interaction Volume for Carbon 5KV
Interaction Volume for Carbon 25KV
Heat
Sample
Elastically scattered electrons
Transmitted beam to energy-loss spectrometer
β
EDS - The underlying Principles
And displayed as an energy vs. counts histogram. Concentrations of elements are then calculated.
扫描电镜原理-SEM剖析精品PPT课件
能清晰成像。
•
二次电子的强度主要与样品表面形
貌有关。二次电子和背散射电子共同用于扫描
电镜(SEM)的成像。
特征X射 线
如果入射电子把样品表面原子的内层电子撞 出,被激发的空穴由高能级电子填充时,能 量以电磁辐射的形式放出,就产生特征X射线 ,可用于元素分析。
如果入射电子把外层电子打进内层,原
俄歇 子被激发了.为释放能量而电离出次外层电
d 2a
△F——焦深; d ——电子束直径; 2a——物镜的孔径角
衬度
表面形貌衬度
原子序数衬度
衬度
表面形貌衬度
表面形貌衬度主要是样品表面的凹凸(称为表面地 理)决定的。一般情况下,入射电子能从试详表面 下约5nm厚的薄层激发出二次电子。
原子序数衬度
原子序数衬度指扫描电子束入射试祥时产生的背散 射电子、吸收电子、X射线,对微区内原子序数的 差异相当敏感,而二次电子不敏感。
低原子序 Z
高原子序 Z
高加速电压 kV
低加速电压 kV
1. 电子束斑大小基本不能影响分辨率 2. 而加速电压 kV 和平均原子序 Z 则起决定作用。
信号的方向性
SE 信号 – 非直线传播 通过探头前加有正电压的金属网来吸引
BSE 信号 – 直线发散传播 探头需覆盖面积大
X-射线信号 –直线发散传播
样品腔
SEM控制台
样品腔 样品台
OM & SEM
Comparison
显微镜类 型 OM
SEM
照明源 可见光 电子束
照射方式
成像信息
光束在试样上 以静止方式投
射
反射光/投射 光
电子束在试样 上作光栅状扫
描
培训资料电镜ppt课件
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50 kV 范围内。
3) 样品不需要复杂的准备过程,制样非常简单。
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。 12 (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。
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。 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。 SEM原理示意图
2
一、工作原理
• 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。
扫描电镜(SEM)讲解36页PPT
扫描电镜(SEM)讲解
26、机遇对于有准备的头脑有特别 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一, 也是成 功的利 器之一 。没有 它,天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ,徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿.丘吉 尔。 30、我奋斗,所以我快乐。--格林斯 潘。
31、只有永远躺在泥坑里的人,才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭,生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍,就是一下子不要学很多。——洛克
26、机遇对于有准备的头脑有特别 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一, 也是成 功的利 器之一 。没有 它,天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ,徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿.丘吉 尔。 30、我奋斗,所以我快乐。--格林斯 潘。
31、只有永远躺在泥坑里的人,才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭,生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍,就是一下子不要学很多。——洛克
扫描电镜分析简介 ppt课件
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扫描电镜的主要性能
放大倍数 分辨率 景深
ppt课件
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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。
扫描电镜显微分析简介
ppt课件
1
扫描电子显微镜
ppt课件
2
扫描电子显微镜
ppt课件
3
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 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。
ppt课件
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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。
ppt课件
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扫 描 电 镜 成
像
示
意
图
ppt课件
11
扫描电镜的工作原理
电镜培训资料ppt课件
39
3.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。
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4. SEM的主要性能指标
(1).放大倍数
As 荧光屏上的扫描振幅 K= Ac 电子束在样品上的扫描振幅
两种图像的对比
锡铅镀层的表面图像(a)二次电子图像(b)背散射电子图像
背散射电子像的获得
•对有些既要进行形貌观察又要进行成分分析的样品,将左右两个检测器各自得到的电 信号进行电路上的加减处理,便能得到单一信息。 •对于原子序数信息来说,进入左右两个检测器的信号,其大小和极性相同,而对于形 貌信息,两个检测器得到的信号绝对值相同,其极性恰恰相反。 •将检测器得到的信号相加,能得到反映样品原子序数的信息;相减能得到形貌信息。
4. 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。
背散射电子探头采集的成分像(a)和形貌像(b)
6. 扫描电子显微镜的主要性能
分辨率 景深
6.1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。 入射电子束束斑直径 入射电子束在样品中的扩展效应
成像方式及所用的调制信号 二次电子像的分辨率约为5-10nm,背反射电子像的分 辨率约为50-200nm。X射线的深度和广度都远较背反 射电子的发射范围大,所以X射线图像的分辨率远低 于二次电子像和背反射电子像。
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I. Illumination (electron source)
Electron Sources
An LaB6 crystal
An FEG tip, showing the extraordinarily fine W needle
Field Emission Gun
Cathode V1 ext volt V0 acc volt
2700 1700 300 1010 1.5 10-4 1013 0.3 10-8
A/m2/ 109 sr eV 3 Pa 10-2
Life time
hr
100
500
>1000
II. Lenses and Aberration
Lorentz Force and Electromagnetic lenses
Ray paths in transmission electron microscope
Selected-Area Diffraction (SAD)
Interaction of electrons with specimen
Diffraction equations
Bragg equation The electron waves behave as if they were reflected off atomic planes
When an electron with charge q (= -e) enters a magnetic field of strength B, it experiences a force F (Lorentz force) F = q (E + v x B) = -e (v x B)
Electron lenses are the magnetic equivalent of the glass lenses in an optical microscope, and, to a large extent, we can draw comparisons between the two.
The physical basis of imaging and diffraction
Newton´ Lens Equation s
1 1 1 —— + —— = —— u v f Magnification
v M=— u
To resolve a lattice distance of 0.2 nm a magnification of 5•106 is needed, assuming human eyes can resolve two points of 0.1 mm
Effect of defocus and aberration
High resolution images of an Au nanoparticle
Delocalization effect in high-resolution image
III. Alignment and stigmation
The objective lens bends electrons of lower energy more strongly and thus electrons from a point in the object form a disk image
In general, the chromatic aberration become smaller for thinner specimen.
Transmitted beam gives (000) spot, and diffracted beam by (200) plane gives (200) diffraction spot.
Diffraction pattern
Lens Back focal plane
(200) (000)
Real Lenses and Aberration
Spherical Aberration
The spherical aberration is caused by the lenes field acting inhomogeneously on the off-axis rays. The further off axis the electron is, the more strongly it is bent back toward the axis. As a result, a point object is imaged as a disk of finite size, which limits our ability to magnify detail because the detail is degraded by the imaging process.
* Non-perfectly cylindrically symmertrical magnetic field down the bore of soft iron polepieces * Mictrostructural inhomogeneities of the soft iron * Not precisely centered apertures around the axis. * Contamination of aperture (charging up)
High magnification is achieved by repeat this for several lenses in tandem one after the other.
v M=— u
Exciting the lens strength – focus
Chromatic Aberration
misalignement of objecive lens aperture
residual contamination of the aperture
Astigmatic Image
Astigmatism Corrected
VI. Forming image and diffraction pattern
Magnification, Demagnification
In an electron microscope, changing magnification is obtained by changing the strength of the lens. In addition, the object in a TEM is close to the lens, making u small and M large.
Using lens to view diffraction pattern
Incident beam
(200)
Lens = Fourier transform (Real Reciprocal)
Parallel beam will be focused on one point at back focal plane by the lens.
Electron Diffraction Pattern from a Polycrystalline Polycrystalline
The reflected wave remains in phase If the path difference AB + BC (2 d sin ) follows the Bragg equation
d
A B C
n λ = 2 d sin θ
Thinking in reciprocal space
Lens rotation centers
The objective lens field should be centered around the optic axis, so that the direct electrons emerging from the specimen see a symmetric field as they pass through the lens.
The procedue to centering lens rotation is called current centering.
Correction of astigmatism in the imaging lenses
Objective lens astigmatism is mainly due to
Eucentric Plane
Eucentric plane is defined as a standard object plane: If the specimen is in the eucentric plane,
the image of the object will not move as you tilt the specimen; objective lens strength is always the same when the image on the screen is in focus; the objective lens current is an optimum value If the image is in focus (working at a fixed objective Lens magnification).
DICP, Nov 14, 2006
Electron Microscopy and Its Application in Heterogeneous Catalysis
A basic lecture to understanding electron microscopy
Electron Microscopes at Fritz Haber Institute