SEM工作原理ppt课件

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扫描电子显微镜ppt课件

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信号的收集效率和相应检测器的安放位置有很大关系,如果 安微镜的样品室内还配有多种附 件,可使样品在样品台上能进行加热、冷却、拉伸等试验, 以便研究材料的动态组织及性能。
二、信号的收集和图像显示系 统
信号收集和显示系统包括各种信号检测器,前置放大 器和显示装置,其作用是检测样品在入射电子作用下 产生的物理信号,然后经视频放大,作为显像系统的 调制信号,最后在荧光屏上得到反映样品表面特征的 扫描图像。
12-0引言
2、 图像景深大,富有立体感。可直接观察起 伏较大的粗糙表面(如金属和陶瓷的断口等)
3、试样制备简单。只要将块状或粉末的、导 电的或不导电的试样不加处理或稍加处理,就 可直接放到SEM中进行观察。一般来说,用 SEM观察断口时,样品不必复制,可直接进行 观察,这给分析带来极大的方便。比透射电子 显微镜(TEM)的制样简单,且可使图像更近 于试样的真实状态。
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。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。
二、信号的收集和图像显示系 统
如前所述,由于镜筒中的电子束和显像 管中电子束是同步扫描,而荧光屏上每 一点的亮度是根据样品上被激发出来的 信号强度来调制的,因此样品上各点的 状态各不相同,所以接收到的信号也不 相同,于是就可以在显像管上看到一幅 反映试样各点状态的扫描电子显微图像。
俄歇电子特点:
(1)俄歇电子的能量很低,能量有特征值, 一般在50eV-1500eV范围内。
(2)俄歇电子的平均自由程很小(1nm左 右).因此在较深区域中产生的俄歇电子 在向表层运动时必然会因碰撞而损失能 量,使之失去了具有持征能量的特点.

扫描电镜分析简介ppt

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• 扫描电镜的景深为比一般光学显微镜景深大100-500倍,比 透射电镜的景深大10 倍。
• 景深取决于分辨本领和电子束入射半角ac。由右下图可知, 扫描电镜的景深F为:
d0临界分辨本领, ac电子束的入射半角
扫描电镜应用实例
断口形貌分析 纳米材料形貌分析 在微电子工业方面的应用
断口形貌分析
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。
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
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。

《扫描电子显微镜》课件

《扫描电子显微镜》课件
《扫描电子显微镜》PPT 课件
欢迎来到本节课,本课程将为您介绍扫描电子显微镜(SEM)的发展历史、 工作原理、应用和操作技巧。
什么是扫描电子显微镜?
SEM是一种高分辨率的显微镜,能够对样品表面进行高清的成像和分析,是 材料科学、生命科学、环境科学和地球物理学等众多领域的研究必备工具。
SEM的工作原理
and applications [J]. Physics Reports, 2020, 891: 1-49. • Zhong B., Liu Y., Xie H., et al. Scanning electron microscopy techniques and
application to biological research [J]. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2021, 21(3): 1443-1454.
电子束的生成和加速
SEM通过电子枪产生的电子束对样品表面进行 扫描,其中电子束的加速和缩聚使得SEM成像 的分辨率得到极大的提高。
样品表面的扫描和信号的采集
SEM扫描样品表面时需要从表面采集电子和信 号,经过放大和处理后形成图像。
图像的重建和显示
SEM的图像处理软件能够对采集到的信号进行 处理和重建,生成高质量的图像供研究员们进
SEM在地球物理学领域中可以用来 研究矿物形态、结构和物理化学性质
等问题。
SEM的操作注意事项
1 样品制备和处理
SEM样品的制备和处理是研究工作中必不可少的步骤,要保证样品表面平整、干净和稳 定。
2 SEM的操作和调试
SEM的使用经常进行调 试和保养。
生物学和医学
2
属、陶瓷、塑料和高分子等材料的成 分分析、微观结构观察和物理化学性

SEM扫描电子显微镜PPT

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环保材料与工艺
采用环保材料和工艺, 降低生产过程中的环境 污染。
安全操作规程
制定严格的安全操作规 程,确保操作人员和设 备安全。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
sem扫描电子显微镜
目 录
• 简介 • 应用领域 • 技术特点 • 操作与维护 • 未来发展与挑战
01 简介
定义与特点
定义
扫描电子显微镜(SEM)是一种利用 电子束扫描样品表面并收集其产生的 二次电子、背散射电子等信号来生成 样品表面形貌和成分信息的显微镜。
特点
SEM具有高分辨率、高放大倍数、高 景深等特点,能够观察样品的表面形 貌和微观结构,广泛应用于材料、生 物医学、环境等领域。
操作步骤
01
关机步骤
02
03
04
关闭SEM软件和电脑。
关闭显微镜主机,并将显微镜 归位。
关闭电源开关,确保电源完全 断开。
常见问题与解决方案
原因
可能是由于聚焦不准确或样品表 面不平整。
解决方案
重新调整聚焦或对样品表面进行 预处理,确保表面平整。
常见问题与解决方案
原因
可能是由于样品台倾斜或扫描参数设置不正确。
3
拓展多模式功能
开发具备多种模式(如透射、反射、能谱分析等) 的扫描电子显微镜,满足更多应用需求。
提高检测灵敏度与分辨率
优化电子光学系统
改进透镜、加速电压和探 测器等关键部件Biblioteka 提高成 像质量。发展超分辨技术
利用超分辨算法和纳米材 料等手段,突破光学衍射 极限,实现更高的分辨率。
提升信号处理能力
改进信号采集、处理和传 输技术,降低噪声干扰, 提高检测灵敏度。

扫描电镜(SEM)讲解36页PPT

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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

sem扫描电镜ppt课件

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II. 背散射电子成像:入射电子与样品接触时,其中一部分几乎 不损失能量地在样品表面被弹性散射回来,这部分电子被称 为背散射电子。背散射电子的产额随样品的原子序数的增大 而增加,因此成像可以反映样品 的元素分布,及不同相成分 区域的轮廓。
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二次电子像的信号是二次电子,用于表面形貌分析;背散射电子 像的信号是背散射电子,用于成分分析。因此二次电子像对形貌 敏感,背散射电子像对成分敏感。
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图2 JSM-6301F场发射扫描电镜的结构
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电子光学系统
组成:电子枪、电磁透镜、扫描线圈和样品室等部 件。
作用:获得扫描电子束、作为产生物理信号的激发 源。
为了获得较高的信号强度和图像分辨率,扫描电子 束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径。
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7
电子枪
✓ 利用阴极与阳极灯丝间的高压产生高能量的电子束。目前大 多数扫描电镜采用热阴极电子枪。优点:灯丝价格便宜,真 空要求不高;缺点:发射效率低,发射源直径大,分辨率低。
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1
主要内容
SEM的工作原理 SEM的主要结构 SEM的组成部分 SEM的主要性能参数 SEM的优点 应用举例
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2
SEM的工作原理
电子枪发射电子束(直径50μm)。电压加速、磁透镜系统汇 聚,形成直径约5nm的电子束。
电子束在偏转线圈的作用下,在样品表面作光栅状扫描,激发 多种电子信号。
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SEM的主要性能参数
分辨率 放大倍数 景深
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分辨率
对微区成分分析而言,分辨率是指能分析的最小区域;对成像 而言,它是指能分辨两点间的最小距离。

扫描电镜SEM简介-PPT版

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光电倍增管
电流信号
视频放 大器
信号放大
放大
调制信号
显像管(CRT)
(50~100s)。Fra bibliotekSEM的结构与工作原理
真空系统和电源系统
真空系统。包括机械泵和扩散泵。作用:为保证 电子光学系统正常工作,提供高的真空度,防止 样品污染,保持灯丝寿命,防止极间放电。 要求:10-4~10-5 mmHg 。
电源系统。包括启动的各种电源(高压、透镜系统、 扫描线圈),检测-放大系统电源,光电倍增管电 源,真空系统和成像系统电源灯。还有稳压,稳 流及相应的安全保护电路。
电子光学系统
组成:电子枪,电磁透镜,扫描线圈和样 品室等部件。
作用:获得扫描电子束,作为产生物理信 号的激发源。
为了获得较高的信号强度和图像分辨率, 扫描电子束应具有较高的亮度和尽可能小 的束斑直径。
SEM的结构与工作原理
电子枪
利用阴极与阳极灯丝间的高压产生高能量的电子束。目前大多数扫 描电镜采用热阴极电子枪。优点:灯丝价格便宜, 真空要求不高; 缺点:发射效率低,发射源直径大,分辨率低。
SEM的结构与工作原理
SEM的衬度与成像
扫描电镜像的衬度来源有三个方面: 试样本身性质:表面凹凸不平、成分差别、
电压差异、表面电荷分布 信号本身性质:二次电子、背散射电子、
吸收电子 对信号的人工处理
SEM的衬度与成像
二次电子产生的规律
与入射电子束能量的关系
角分布:余弦
与入射电子束角度的关系
SEM的衬度与成像
二次电子分布与晶体结 构无关,垂直逸出二次 电子数量最多
形貌导致的二次电子衬度
表面形貌引起的衬度
形貌不同,使入射 角不同,导致二次 电子产额不同,形 成的图像的亮度也 不同

扫描电镜SEM简介-PPT版

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透射电子
适合作表层轻元素成分分析。
电子束与固体的相互作用
其它信息
入射电子进人样品后,经多次 非弹性散射能量损失殆尽,最后 被样品吸收,即吸收电子。
入射高压电子束
如果被分析的样品很薄.那么 俄歇电子
背散射电子
就会有一部分入射电子穿过薄
样品而成为透射电子。
阴极荧光
二次电子 X射线
半导体样品在入射电子的照射 下,产生电子-空穴对。当电子
包括:二次电子、背散射电子、特征X 射线、 俄歇电子、吸收电子、透射电子、阴极荧光等。
电子束与固体的相互作用
二次电子
二次电子是指在入射电子束作用下 被轰击出来并离开样品表面的样品
的核外层电子。
二次电子的能量较低,一般都不超 过50 ev。大多数二次电子只带有几 个电子伏的能量。
入射高压电子束
俄歇电子
电子束与固体的相互作用
SEM的工作原理
电子枪发射电子束(直径50m)。 电压加速、磁透镜系统会聚,形成直径约为5nm的电子束。 电子束在偏转线圈的作用下,在样品表面作光栅状扫描,
激发多种电子信号。 探测器收集信号电子,经过放大、转换,在显示系统上成
像(扫描电子像)。 二次电子的图像信号“动态”地形成三维图像。 扫描电镜图像的放大倍数定义为:
M=L/l L显象管的荧光屏尺寸;l电子束在试样上扫描距离 “光栅扫描,逐点成像”
SEM的结构与工作原理
SEM的主要结构
SEM的结构与工作原理
随着信号的有效作用深度增加,作 用区的范围增加,信号产生的空间 范围也增加,这对于信号的空间分 辨率是不利的。
各种信号的空间分辨率
二次电子:5~10nm =>形貌分析
背散射电子:50~200nm

SEM基础知识培训PPT课件

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详细描述
1997年前后,搜索引擎开始兴起,sem处于初创期,此时主要是以关键词广告为主,sem技术尚不成熟。随着搜 索引擎技术的发展和普及,sem进入成长期,出现了多种推广方式,如搜索引擎优化、关键词广告、自然搜索等 。进入21世纪,sem进入成熟期,出现了更多的推广方式和工具,sem技术也更加成熟和智能化。
sem技术应用场景
01
02
03
04
材料科学研究
用于研究材料的微观结构、表 面形貌和组成等,为材料性能 研究和优化提供基础数据。
生物医学研究
用于研究生物组织和细胞的微 观结构和组成,为疾病诊断和
治疗提供依据。
环境科学研究
用于研究环境污染物的微观形 貌和组成,为环境治理和保护
提供支持。
微电子科学研究
用于研究微电子器件的微观结 构和性能,为微电子工业的发
持续优化
根据数据分析和用户 反馈,持续优化SEM 投放策略和内容,提 高效果和收益。
sem实施步骤
建立账户和制定计划
根据业务目标和受众特点,建立 SEM账户,制定投放计划和预算 。
确定关键词和广告创意
根据行业特点和目标受众需求, 确定关键词和广告创意,提高点 击率和转化率。
开始投放并监控效果
根据投放计划和预算,开始投放 SEM广告,并实时监控投放效果 和数据。
sem应用领域
要点一
总结词
sem广泛应用于电子商务、金融、旅游、教育等众多领域 。
要点二
详细描述
sem在电子商务领域中的应用尤为突出,企业通过sem技 术提高品牌曝光率和产品销量。在金融领域,sem可以帮 助银行、证券等机构提高品牌知名度和服务覆盖范围。在 旅游领域,sem可以帮助旅游景点、酒店等提高曝光率和 客流量。在教育领域,sem可以帮助学校、培训机构等提 高招生和课程销售量。

扫描电镜原理-SEM剖析精品PPT课件

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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

反射光/投射 光
电子束在试样 上作光栅状扫
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3
检材1的扫描电镜照片
检材2的扫描电镜照片
放大550倍 背散射拓扑图片, 不支持二者为同一物质
4
5
6
7
8
超薄和扫描电镜观察的内质网
9
ξ 1成像原理
电子束和样品的作用
r核 1.1 ~ 1.5105 埃 r原子 1埃 m核 1840me
透射电子; 非弹性散射电子;

弹型散射电子(小角度,大角度,
16
ξ 2 扫描电镜的结构和工作原理
17
18
电子枪:基本同透镜 但工作电压较低
(10~20KV,<50KV)?
19
聚光系统:将光斑从50 微米逐级缩小~几十埃

分辨率~探针尺寸
20
末透镜(物镜)
孔径角:
球差∝
2
r 电子束弱
束班尺寸大, (分辨率)
21
探 测 系 统
+250kv +12kv
纪录(底片):
慢扫描:? 所需扫描线数= T(帧)/ T(行)=荧光屏高度/底片分辨率 =100mm/0.05mm=2000线
25
能够在水面上自由行走的水黾 mǐn
26
虫腿在刺穿水面前的最深水窝侧面图
中国科学院化学研究所研究员江雷和博士生高雪峰在2004年11 月4日出版的英国《自然》杂志上发表论文,揭开了水黾“水上 轻功”的奥秘,水黾的腿能排开300倍于其身体体积的水量. 27
13
c
b
de
at;d<e or f(边缘效应) e or f无法区分 a<b<d<c(尖端效应)
14
扫描原理
e
S
I(行)
N
S
F
N
T(行) t(时间)
e
NS
NS
I(帧)
T(帧) t(时间) F
15
扫描范围: 行——I(行) 帧——I(帧) 扫描速度: 行——T(行) 帧——T(帧) 扫描线数= T(帧)/ T(行)
背散射);
吸收电子;
二次电子; 特征X射线;
10
二次电子:来源于样品的电子, 样品外层电子 获得能量后,逃离样品。
特征X射线:来源于样品,样品内层电子获得 能量后跃迁制较外层,处于不稳定状态,跳回 内层时放出X射线释放能量
11
电子束和样品的作用— 二次电子; 特征X射线;
信息携带者
背散射电子

12
水黾腿的无数细长微刚毛
单根刚毛上的精细螺旋状的 纳米凹槽结构
28
29
30
31
葡萄球菌扫描电镜图
32
链 球 菌 扫 描 电镜图
33
大肠杆菌鞭毛扫描电镜 34
小鼠肾小球的二次电子像
35
第三章 扫描电镜的结构原理
1
JEOL扫描电子显微镜
2
扫描电镜成象是利用细聚焦高能 电子束在样品表面扫描激发出各 种物理信号,如二次电子、背反 射电子等。通过相应的检测器来 检测这些信号,再将其转换为视 频信号来调制显像管的亮度。由 于信号的强度与样品表面的形貌、 成分有对应关系,那么逐点在样 品上扫描一个面积,在显像管上 就相应获得该面积样品表面的形 貌或成分的一副图象。扫描的面 积越小,放大倍数就越高。

反差的形成
二次电子 碰撞几率
路径长度 原子序数
表面形貌 原子序数差异
α
A
Cl
B
2e能量较低(<50ev)
厚度:只能从表面几十埃的 薄层发出(<100埃)
α α α 若: C > B> A
面积:只从约等于电子束斑 照射的面积发出(几十埃) 分辨率~探针尺寸
e e e 则: lC > lB> lA 则: 2 C > 2 B>2 A
2e

电流
电压
闪烁体 光电倍增管 放大
聚焦极
22
正栅压 (强度正对应) 偏转线圈
荧显
光 粉

层管
扫描电镜显示器工作原理: 二次电子 探测系统输出电压 正栅压
亮度
*同步扫描(位置完全对应) *放大(衰减) 23
同步扫描-放大
样品
扫描发生器
放大倍数

荧光屏尺寸 标本被扫区尺寸
24
观察(荧光屏):
快扫描:? 电子束在每点的驻留时间短,信噪比较低清晰度较差 所需扫描线数= T(帧)/ T(行)=荧光屏高度/人眼分辨率 =100mm/0.1mm=1000线
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