场发射扫描电镜介绍幻灯片
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扫描电镜图像的分析PPT幻灯片
粒度测量、标准粒子微球的粒度定值；复合材料（如固体推进剂）中某种颗粒组份粒度分布测量、样品表 面孔隙率测定等…，都可以使用图像处理、分析功能，有自动和手动。现在的EDS中都有该软件包供选择， 用SEM测量测定粉体颗粒粒度是准确、方便和实用的。测量的粒度范围可以从几十纳米到几个毫米，是 任何专用粒度仪所无法胜任的。尤其当分析样品的粒度小于3um（例如：超细银粉、碳粉、钴蓝、 Fe2O3、SiO2等）时，超细颗粒极易聚集、团聚（如下图）、在水中特别难于分散的特性，传统的湿法 粒度分析（例如：Coulter计数法、激光散射法、动态光子相关法）就无法得到真实的粒度结果。而扫描 电镜粒度分析法（简称SEM法）却不受这些限制，比较灵活，完全能适应这些特殊样品的粒度分析，同 时它属于绝对粒度测量法。为克服SEM粒度分析法所存在的测定样品量太少、结果缺乏代表性的缺点， 在实际操作时，要多制备些观察试样，多采集些照片，多测量些颗粒（300个以上）。超细粉体样品一般 制备在铜柱表面上，希望颗粒单层均匀分散、彼此不粘连。这样，在不同倍数下得到照片，便于图象处理 和分析功能自动完成；否则，就要手工测量每个颗粒的粒度，然后进行统计处理。
果的准确性和代表性，要选择适宜的放大倍数，注意不要漏检大颗粒。小放大倍 数用于测量大颗粒，高放大倍数用于测量小颗粒。
18
（2）测量颗粒数对粒度结果的影响 本例选用的荧光蓝粉样品，由于形状接近球体，粒度分布较窄，测量100个颗 粒就能得到比较满意的粒度结果，如表4.3所示。
表4.3 测量颗粒数对粒度结果的影响（1000倍）
扫描电镜的图像分析
1
扫描电镜分辨率定义为能够清楚地分辨试样上最小 细节的能力，通常以清楚地分辨二次电子图象上两点或 两个细节之间的最小距离表示，如上图示。
分辨能力是SEM最重要的性能指标，目前，钨灯丝 SEM二次电子像的分辨率为3nm～6nm，但是，这不是 日常工作能实现的，只是验收指标，它与观察条件、图 象的亮度、对比度、信噪比有关。
果的准确性和代表性，要选择适宜的放大倍数，注意不要漏检大颗粒。小放大倍 数用于测量大颗粒，高放大倍数用于测量小颗粒。
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（2）测量颗粒数对粒度结果的影响 本例选用的荧光蓝粉样品，由于形状接近球体，粒度分布较窄，测量100个颗 粒就能得到比较满意的粒度结果，如表4.3所示。
表4.3 测量颗粒数对粒度结果的影响（1000倍）
扫描电镜的图像分析
1
扫描电镜分辨率定义为能够清楚地分辨试样上最小 细节的能力，通常以清楚地分辨二次电子图象上两点或 两个细节之间的最小距离表示，如上图示。
分辨能力是SEM最重要的性能指标，目前，钨灯丝 SEM二次电子像的分辨率为3nm～6nm，但是，这不是 日常工作能实现的，只是验收指标，它与观察条件、图 象的亮度、对比度、信噪比有关。
扫描电镜分析简介ppt
• 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。
• 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。
蔡司场发射扫描电镜操作培训课件
工作原理简介
电子枪发射电子，经 过加速和聚焦形成电 子束。
信号被探测器接收并 转换为电信号，经过 处理后形成图像。
电子束在磁场作用下 扫描样品表面，与样 品相互作用产生各种 信号。
设备的主要组件和功能
聚光镜
将电子束聚焦并调 整光束大小。
探测器
接收样品产生的信 号，并将其转换为 电信号。
电子枪
发射电子，是电镜 的照明源。
蔡司场发射扫描电镜操作培训课件
目录
• 设备介绍 • 操作流程 • 高级操作与优化 • 应用与案例展示 • 安全注意事项
01 设备介绍
设备概述
01
蔡司场发射扫描电镜是一种高分 辨率、高放大倍率的电子显微镜 ，用于观察和分析材料表面的微 观结构和形貌。
02
它采用电子作为照明源，通过电 子束扫描样品表面，将产生的信 号收集并处理成图像。
紧急情况处理
如遇电镜异常或故障，应立即切断电 源，保持现场，并及时联系专业维修 人员。
若发生触电或火灾等紧急情况，应迅 速切断电源，使用灭火器扑灭火灾， 同时拨打紧急电话求救。
安全培训与教育
操作人员应接受专业培训，熟悉电镜的基本原理、操作流程 及安全注意事项。
定期对操作人员进行安全教育培训，提高安全意识，确保操 作过程的安全性。
陶瓷与玻璃材料探索
研究陶瓷和玻璃材料的微观结构，如气孔率、晶相组成和显微组织 。
表面科学探索
01
ห้องสมุดไป่ตู้
02
03
表面形貌分析
利用场发射扫描电镜观察 材料表面的形貌和粗糙度 ，分析表面的物理和化学 性质。
表面元素组成分析
结合能谱仪等附件，对材 料表面元素进行定性和定 量分析，了解表面化学组 成。
扫描电镜第三章PPT课件
散器及物镜光阑； • 设计时焦距应尽可能短。
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扫描系统：
组成：由扫描信号发生器、两组偏转线圈、衰 减网络等电子线路组成。 使电子束偏转，在样品上作光栅状扫描
作用
改变电子束在样品表面扫描振幅， 以获得不同放大倍数的图像
保证电子束在样品上的扫描与显 示系统中的电子束在荧光屏上的 扫描保持同步。
第18页/共83页
• 样品室四壁应有多个备用窗口，安装电子检测器，安装其他监 测器和谱仪，以便进行综合性研究；
•在试样台中，试样能进行拉伸、压缩、弯曲、加热、深冷等， 以便研究一些动力学过程；
• 要考虑X-ray通道
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2）、样品台 拉伸台、加热台、冷冻台、低温台等。
第20页/共83页
在最佳焦点上下方某个距离内，电子束宽化到重叠两个像 素，产生明显离焦，这个距离称为景深。
第46页/共83页
∵当电子束重叠一个以上像素时， 图像模糊
D ≈ 2r/ α= 0.1/ αM
∴在电子束斑尺寸一定时，减小
孔径角 或减小放大倍率均可增
加景深。
减小孔径角：α=R/WD
R：末级光阑尺寸 D：工作距离
• 试样导电、导热、稳定 。
第58页/共83页
不导电试样的特点
• 不导电试样或者导电性差的试样，例如无机 非金属材料、有机材料、矿物及生物材料等， 在常规EPMA、SEM分析条件下，由于电荷 积累而产生放电现象、也称荷电（由于缺少 足够的对地导电途径，当试样受电子束轰击 时其表面发生电荷积累的现象）。在分析有 荷电的试样时，无法确定分析点，分析点会 随时间变化；吸收电流减小，无法定量分析； 降低了有效加速电压；图像质量差，或者无 法成像等。
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扫描系统：
组成：由扫描信号发生器、两组偏转线圈、衰 减网络等电子线路组成。 使电子束偏转，在样品上作光栅状扫描
作用
改变电子束在样品表面扫描振幅， 以获得不同放大倍数的图像
保证电子束在样品上的扫描与显 示系统中的电子束在荧光屏上的 扫描保持同步。
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• 样品室四壁应有多个备用窗口，安装电子检测器，安装其他监 测器和谱仪，以便进行综合性研究；
•在试样台中，试样能进行拉伸、压缩、弯曲、加热、深冷等， 以便研究一些动力学过程；
• 要考虑X-ray通道
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2）、样品台 拉伸台、加热台、冷冻台、低温台等。
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在最佳焦点上下方某个距离内，电子束宽化到重叠两个像 素，产生明显离焦，这个距离称为景深。
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∵当电子束重叠一个以上像素时， 图像模糊
D ≈ 2r/ α= 0.1/ αM
∴在电子束斑尺寸一定时，减小
孔径角 或减小放大倍率均可增
加景深。
减小孔径角：α=R/WD
R：末级光阑尺寸 D：工作距离
• 试样导电、导热、稳定 。
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不导电试样的特点
• 不导电试样或者导电性差的试样，例如无机 非金属材料、有机材料、矿物及生物材料等， 在常规EPMA、SEM分析条件下，由于电荷 积累而产生放电现象、也称荷电（由于缺少 足够的对地导电途径，当试样受电子束轰击 时其表面发生电荷积累的现象）。在分析有 荷电的试样时，无法确定分析点，分析点会 随时间变化；吸收电流减小，无法定量分析； 降低了有效加速电压；图像质量差，或者无 法成像等。
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扫描电镜工作原理科普PPT课件
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电 子 在 铜 中 的 透 射 、第吸21页收/共和49页背 散 射 系 数 的 关 系
由图知，样品质量厚度越大，则 透射系数越小，而吸收系数越大； 样品背散射系数和二次电子发射系 数的和也越大，但达一定值时保持 定值。
第22页/共49页
样品本身要保持电平衡，这些电子信 号必须满足以下关系：
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。
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特征X射线
第15页/共49页
背散射电子
它是被固体样品中原子反射回来的一部 分入射电子。又分弹性背散射电子和非弹 性背散射电子，前者是指只受到原子核单 次或很少几次大角度弹性散射后即被反射 回来的入射电子，能量没有发生变化；后 者主要是指受样品原子核外电子多次非弹
第30页/共49页
(2) 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。
第31页/共49页
(3) 信号收集系统 扫描电镜应用的物理信号可分为：
材料断口和显微组织三维形态
第6页/共49页
扫描电镜能完成： • 表（界）面形貌分析； • 配置各种附件，做表面 成分分析及表层晶体学位 向分析等。
第7页/共49页
扫描电镜的成像原理，和透 射电镜大不相同，它不用什么 透镜来进行放大成像，而是象 闭路电视系统那样，逐点逐行 扫描成像。
第8页/共49页
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电 子 在 铜 中 的 透 射 、第吸21页收/共和49页背 散 射 系 数 的 关 系
由图知，样品质量厚度越大，则 透射系数越小，而吸收系数越大； 样品背散射系数和二次电子发射系 数的和也越大，但达一定值时保持 定值。
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样品本身要保持电平衡，这些电子信 号必须满足以下关系：
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。
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特征X射线
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背散射电子
它是被固体样品中原子反射回来的一部 分入射电子。又分弹性背散射电子和非弹 性背散射电子，前者是指只受到原子核单 次或很少几次大角度弹性散射后即被反射 回来的入射电子，能量没有发生变化；后 者主要是指受样品原子核外电子多次非弹
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(2) 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。
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(3) 信号收集系统 扫描电镜应用的物理信号可分为：
材料断口和显微组织三维形态
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扫描电镜能完成： • 表（界）面形貌分析； • 配置各种附件，做表面 成分分析及表层晶体学位 向分析等。
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扫描电镜的成像原理，和透 射电镜大不相同，它不用什么 透镜来进行放大成像，而是象 闭路电视系统那样，逐点逐行 扫描成像。
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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。
扫描电镜 ppt课件
9
焦深
SEM的焦深是较好光学显微镑的300－600倍。
焦深大意味着能使不平整性大的表面上下都能聚
焦。
F＝
d 2a
△F——焦深； d ——电子束直径； 2a——物镜的孔径角
10
高低电压应用时优缺点比较
高电压（10 kV以上）
优点
分辨率高
缺点
电子束能量高，穿透样品较深， 得到的不是样品真实的表面信息； 对于不耐电子束的样品如有机材 料损伤较大；对于导电性不好的 样品，表面积累电荷造成荷电和 样品漂移，严重影响观察。
14
15
二次电子像的分辨率高、景深大，为什么？
二次电子运动轨迹
背散射电子运动轨迹
16
16
二、SEM的相关对比 1、SEM原理与TEM的比较 2、同类仪器的比较
17
1、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。
微镜
微镜
显微镜 显微镜 显微镜
微镜
显微镜
显微镜
显微镜
显微镜
制造商 国别
日本
日本
美国
美国
美国
日本
日本
美国
美国
型号
日本精工
FEI
Unisocu
岛津 SSX550 SPA300HV/0.1n Nova
USM-
m-150Mm NanoSEM230 1300S3He
veeco multimode
FEI XL-30
4
目录
SEM的操作 SEM的相关对比
SEM的应用举例
5
一、SEM的操作 1、参数概念 2、操作流程
焦深
SEM的焦深是较好光学显微镑的300－600倍。
焦深大意味着能使不平整性大的表面上下都能聚
焦。
F＝
d 2a
△F——焦深； d ——电子束直径； 2a——物镜的孔径角
10
高低电压应用时优缺点比较
高电压（10 kV以上）
优点
分辨率高
缺点
电子束能量高，穿透样品较深， 得到的不是样品真实的表面信息； 对于不耐电子束的样品如有机材 料损伤较大；对于导电性不好的 样品，表面积累电荷造成荷电和 样品漂移，严重影响观察。
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二次电子像的分辨率高、景深大，为什么？
二次电子运动轨迹
背散射电子运动轨迹
16
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二、SEM的相关对比 1、SEM原理与TEM的比较 2、同类仪器的比较
17
1、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。
微镜
微镜
显微镜 显微镜 显微镜
微镜
显微镜
显微镜
显微镜
显微镜
制造商 国别
日本
日本
美国
美国
美国
日本
日本
美国
美国
型号
日本精工
FEI
Unisocu
岛津 SSX550 SPA300HV/0.1n Nova
USM-
m-150Mm NanoSEM230 1300S3He
veeco multimode
FEI XL-30
4
目录
SEM的操作 SEM的相关对比
SEM的应用举例
5
一、SEM的操作 1、参数概念 2、操作流程
场发射扫描电镜介绍PPT课件
日本电子株式会社-捷欧路(北京)科贸有限公司
SEM EPMA
FIB TEM
电子光学产品的侧重点
• 透射电镜：微区内部观察/结构与成分分析 • 扫描电镜：微区表面观察和成份定性分析 • 电子探针：微区表面成份准确定量分析
欢迎光临网站
http://www.jeol.co.jp
~US$20,000 方便
EDS/EBSP/WDS 多功能分析
低真空钨灯丝 JSM-IT300LV 3.0nm(15kV)
20nm(1kV)
~1uA
1%
2800K 10-4Pa
1.5eV~较短
~US$20 方便
EDS/EBSP/WDS 多功能分析
光源和图像对比
FEG
W
最近的一些新技术介绍
• 物镜设计 • 最佳光阑角控制器 • 气锁交换 • GB模式 • 能量过滤器
JEOL扫描电镜 序列
钨灯丝 JSM-IT300 JSM-6510 JSM-6010
场发射 JSM-7800F New JSM-7610F JSM-7500F JSM-7100F
FEG W或LaB6
扫描电镜的简单原理
光源
聚光镜 物镜光阑
物镜
扫描线圈 样品
SE detector 二次电子探测器 ：观察形貌 BSE detector 背散射电子探测器 ：观察构成
大电流下的小束斑（分辨率）
200nA
5nA
1 mm
500pA
50pA
碳膜上蒸金
x50,000 15kV
最近的一些新技术介绍
• 物镜设计 • 最佳光阑角控制器 • 气锁交换 • GB模式 • 能量过滤器
气锁换样
1. 日本电子专利的一步式样品交换， 方便快捷。 2. 样品室保持高真空，污染小。
SEM EPMA
FIB TEM
电子光学产品的侧重点
• 透射电镜：微区内部观察/结构与成分分析 • 扫描电镜：微区表面观察和成份定性分析 • 电子探针：微区表面成份准确定量分析
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~US$20,000 方便
EDS/EBSP/WDS 多功能分析
低真空钨灯丝 JSM-IT300LV 3.0nm(15kV)
20nm(1kV)
~1uA
1%
2800K 10-4Pa
1.5eV~较短
~US$20 方便
EDS/EBSP/WDS 多功能分析
光源和图像对比
FEG
W
最近的一些新技术介绍
• 物镜设计 • 最佳光阑角控制器 • 气锁交换 • GB模式 • 能量过滤器
JEOL扫描电镜 序列
钨灯丝 JSM-IT300 JSM-6510 JSM-6010
场发射 JSM-7800F New JSM-7610F JSM-7500F JSM-7100F
FEG W或LaB6
扫描电镜的简单原理
光源
聚光镜 物镜光阑
物镜
扫描线圈 样品
SE detector 二次电子探测器 ：观察形貌 BSE detector 背散射电子探测器 ：观察构成
大电流下的小束斑（分辨率）
200nA
5nA
1 mm
500pA
50pA
碳膜上蒸金
x50,000 15kV
最近的一些新技术介绍
• 物镜设计 • 最佳光阑角控制器 • 气锁交换 • GB模式 • 能量过滤器
气锁换样
1. 日本电子专利的一步式样品交换， 方便快捷。 2. 样品室保持高真空，污染小。
扫描电镜、透射显微镜PPT课件
3 ．低加速电压的好处 在低加速电压下，电子束对样品的损伤小，减少假象。某些半导体或
绝缘体样品可以不用镀金膜，消除了金膜干扰，并对能谱仪测轻元素带来
好处。
4 ．探测器的改进 探测器装在物镜内部，即在样品正上方，提高了探测效率和灵敏度。
有的还加上电子线路域值滤波，分离背散射电子信号，对提高图象的清晰
度有较大的作用。
分辨率 ： 15KV 1KV
1.0nm 2.2nm
样品台
移动范围： X ： 70 mm Y ： 50 mm Z: 1.5~25mm
R: 360 ° 无限旋转
T: -5 ° ~ 60 °
33
.
33
样品制备技术
34
.
34
样品制备技术
一、电镜样品的基本要求
(1) 测定固体样品 因为电镜都在高真空中运行，只能直接测定固体样品。对于样品
.
24
二、扫描电镜
２ . 放大倍数
放大倍数＝屏幕的分辨率／电子 束直 径 ＝０ . １ mm/5nm
传统 SEM 放大倍数约为２万左右。
25
.
25
二、扫描电镜
３ . 衬度 (1) 表面形貌衬度
SEM 的衬度主要是样品的表面凸凹决定的． 入射电子能激发样品表面下５ nm 厚薄层的二次电子．
26
.
26
子共同用于
散 射 强 度 的 大 小 取 决 于 原 子 的原 子 序数 和 试样 表 面扫形描貌电。镜
(3) 二次电子： 入射电子撞击样品表面原子的外层电子， （ SEM ）的
把 它 激 发 出 来 ， 就 形 成 低 能 量的 二 次电 子 ，使 表 面成凹像凸。的
各个部分都能清晰成像 ( SEI ) 。
绝缘体样品可以不用镀金膜，消除了金膜干扰，并对能谱仪测轻元素带来
好处。
4 ．探测器的改进 探测器装在物镜内部，即在样品正上方，提高了探测效率和灵敏度。
有的还加上电子线路域值滤波，分离背散射电子信号，对提高图象的清晰
度有较大的作用。
分辨率 ： 15KV 1KV
1.0nm 2.2nm
样品台
移动范围： X ： 70 mm Y ： 50 mm Z: 1.5~25mm
R: 360 ° 无限旋转
T: -5 ° ~ 60 °
33
.
33
样品制备技术
34
.
34
样品制备技术
一、电镜样品的基本要求
(1) 测定固体样品 因为电镜都在高真空中运行，只能直接测定固体样品。对于样品
.
24
二、扫描电镜
２ . 放大倍数
放大倍数＝屏幕的分辨率／电子 束直 径 ＝０ . １ mm/5nm
传统 SEM 放大倍数约为２万左右。
25
.
25
二、扫描电镜
３ . 衬度 (1) 表面形貌衬度
SEM 的衬度主要是样品的表面凸凹决定的． 入射电子能激发样品表面下５ nm 厚薄层的二次电子．
26
.
26
子共同用于
散 射 强 度 的 大 小 取 决 于 原 子 的原 子 序数 和 试样 表 面扫形描貌电。镜
(3) 二次电子： 入射电子撞击样品表面原子的外层电子， （ SEM ）的
把 它 激 发 出 来 ， 就 形 成 低 能 量的 二 次电 子 ，使 表 面成凹像凸。的
各个部分都能清晰成像 ( SEI ) 。
扫描电镜的结构、原理及其操作使用ppt课件
四、扫描电镜的调整
• 电子束合轴 • 放入试样 • 图像调整
四、扫描电镜的调整
• 电子束合轴
•
调整电子束对中〔合
轴〕的方法有机械式和电磁
式。
• ①机械式是调整合轴螺钉
• ②电磁式那么是调整电磁对 中线圈的电流，以此挪动电
四、扫描电镜的调整
• 放入试样
•
将试样固定在试样
盘上，并进展导电处置，使
试样处于导电形状。将试样
•
样品在入射电子束作
用下会产生各种物理信号，有
二次电子、背散射电子、特征
X射线、阴极荧光和透射电子。
•
不同的物理信号要用
不同类型的检测系统。它大致
二、扫描电镜的构造
常用的检测系统为闪烁计数器，它位于样 品上侧，由闪烁体，光导管和光电倍增器所组 成，如图5所示。
二、扫描电镜的构造
图5 电子检测器
三、扫描电镜的根本原理
二、扫描电镜的构造
构成： 电子光学系统，包括电子枪、电磁透镜和扫
描线圈等； 机械系统，包括支撑部分、样品室； 真空系统； 样品所产生信号的搜集、处置和显示系统。
二、扫描电镜的构造
图1 Sirion 200 扫描电镜外
观照片
二、扫描电镜的构造
图2 扫描电子显微镜
构造表示图 (a)系统方框图
二、扫描电镜的构造
六、实验报告要求
• 简要阐明扫描的原理及电镜各部分的作用。 • 根据他的了解，举例阐明扫描电镜的运用。 • 根据实验察看的断口特征，简述韧窝断口、
穿晶解理断口、脆性沿晶断口、疲劳断口的 典型形貌特征。
END！
角越小，在试样上扫描面积越小，其放大倍
率M越大。 A(CRT上 扫 描 振 幅 )
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
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JSM-7500F
JSM-7100F
FEG W或LaB6
扫描电镜的简单原理
光源
聚光镜 物镜光阑
物镜
扫描线圈 样品
SE detector 二次电子探测器 ：观察形貌 BSE detector 背散射电子探测器 ：观察构成
EDS 能谱探测器 WDS 能谱探测器 EBSD探测器
：能量色散成分分析 ：波长色散成分分析 ：织构分析
JSM-1 JFSM-30 JSM-F7 JSM-890
JSM-840F JSM-6320F
JSM-6700F
JSM-6500F JSM-7500F JSM-7800F
JEOL扫描电镜 序列
钨灯丝 JSM-IT300 JSM-6510 JSM-6010
场发射 JSM-7800F New
JSM-7610F
~US$1,500 有限 EDS
高分辨图像观察
热场发射 JSM-7100F 1.2nm(15kV)
3.0nm(1kV)
200n A
1%/24h; 0.2%/h;
1800K
10-7Pa
0.6-0.9eV 保证3年
~US$20,000 方便
EDS/EBSP/WDS 多功能分析
低真空钨灯丝 JSM-IT300LV 3.0nm(15kV)
样品
The Gentle Beam (GB) : The Gentle Beam (GB) : The Gentle Beam (GB) :
在电子束到达样品表面前减速 减少充电效应 低电压下的高分辨率
GB模式—抑制充电效应，提高分辨率
500V without GB-mode
100V GB
Specimen: Polymer crystal
Aperture angle optimizing lens (ACL)
Semi-inlens objective lens
Specimen
JEOL High Power Optics forms fine electron probe even at high probe current due to Aperture angle optimizing lens.
场发射扫描电镜介 绍幻灯片
优选场发射扫描电镜介绍Ppt
历史
日本電子光学研究所
JJapan EElectron OOptics LLaboratory
历史
分辨率:50埃
1947年日本电子第一台透射电镜DA-1
捷欧路(北京) 科贸有限公司
北京
成都
武汉
上海
广州
Japan Electron Optics Laboratory
20nm(1kV)
~1uA
1%
2800K 10-4Pa
1.5eV~较短
~US$20 方便
EDS/EBSP/WDS 多功能分析
光源和图像对比
FEG
W
最近的一些新技术介绍
• 物镜设计 • 最佳光阑角控制器 • 气锁交换 • GB模式 • 能量过滤器
物镜的不同设计
Out-Lens物镜—适合磁性样品
300V GB
GB模式—抑制充电效应，提高分辨率
Atmosphere
气锁换样
样品室内真空压力
10-4Pa 样品插入
气锁交换样品， 样品室真空波动小，利用电子枪的长寿命。
最近的一些新技术介绍
• 物镜设计 • 最佳光阑角控制器 • 气锁交换 • GB模式 • 能量过滤器
Gentle Beam --GB 模式
样品表面激发的二次电 子和背散射电子
偏压
加速电压 : 1.0 KeV(GB) WD : 4.0 mm
资料提供 : 日本东北大学 多元物质科学研究所 阿尻雅文教授 富樫贵成博士
最近的一些新技术介绍
• 物镜设计 • 最佳光阑角控制器 • 气锁交换 • GB模式 • 能量过滤器
大电流下的小束斑
Condenser lens
Objective lens aperture
三种类型光源性能比较
分辨率
最大束流 束流稳定度 工作温度
真空度 能量发散度 发射体寿命 发射体价格 分析功能扩展性 EDS/EBSP/WDS
侧重点
冷场发射 JSM-7500F 1.0nm(15kV)
1.5nm(1kV)
~2nA 5Байду номын сангаас/12h需要Flash
300K
10-8Pa
0.3-0.5eV 保证1年
JEOL扫描电镜的发展历史
JEOL has been the leader in SEM technology development for almost 50 years.
1966 World First SEM
1974 FESEM 1977 Compact FESEM 1987 In-Lens FESEM
Click this illustration to show the movie.
Conventional optics suffers from large probe diameter when probe current is increased for efficient analysis works.
日本电子株式会社-捷欧路(北京)科贸有限公司
SEM EPMA
FIB TEM
电子光学产品的侧重点
• 透射电镜：微区内部观察/结构与成分分析 • 扫描电镜：微区表面观察和成份定性分析 • 电子探针：微区表面成份准确定量分析
欢迎光临网站
http://www.jeol.co.jp
大电流下的小束斑（分辨率）
200nA
5nA
1 mm
500pA
50pA
碳膜上蒸金
x50,000 15kV
最近的一些新技术介绍
• 物镜设计 • 最佳光阑角控制器 • 气锁交换 • GB模式 • 能量过滤器
气锁换样
1. 日本电子专利的一步式样品交换， 方便快捷。 2. 样品室保持高真空，污染小。
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Cold FEG In-Lens Detector
1988 Multi-purpose FESEM Conical FEG
1994 Semi-In-Lens FESEM
2000 Semi-In-Lens FESEM 2001 Analytical FESEM
2005 Energy- filter 2011 Hybrid lens
JSM-7100F
FEG W或LaB6
扫描电镜的简单原理
光源
聚光镜 物镜光阑
物镜
扫描线圈 样品
SE detector 二次电子探测器 ：观察形貌 BSE detector 背散射电子探测器 ：观察构成
EDS 能谱探测器 WDS 能谱探测器 EBSD探测器
：能量色散成分分析 ：波长色散成分分析 ：织构分析
JSM-1 JFSM-30 JSM-F7 JSM-890
JSM-840F JSM-6320F
JSM-6700F
JSM-6500F JSM-7500F JSM-7800F
JEOL扫描电镜 序列
钨灯丝 JSM-IT300 JSM-6510 JSM-6010
场发射 JSM-7800F New
JSM-7610F
~US$1,500 有限 EDS
高分辨图像观察
热场发射 JSM-7100F 1.2nm(15kV)
3.0nm(1kV)
200n A
1%/24h; 0.2%/h;
1800K
10-7Pa
0.6-0.9eV 保证3年
~US$20,000 方便
EDS/EBSP/WDS 多功能分析
低真空钨灯丝 JSM-IT300LV 3.0nm(15kV)
样品
The Gentle Beam (GB) : The Gentle Beam (GB) : The Gentle Beam (GB) :
在电子束到达样品表面前减速 减少充电效应 低电压下的高分辨率
GB模式—抑制充电效应，提高分辨率
500V without GB-mode
100V GB
Specimen: Polymer crystal
Aperture angle optimizing lens (ACL)
Semi-inlens objective lens
Specimen
JEOL High Power Optics forms fine electron probe even at high probe current due to Aperture angle optimizing lens.
场发射扫描电镜介 绍幻灯片
优选场发射扫描电镜介绍Ppt
历史
日本電子光学研究所
JJapan EElectron OOptics LLaboratory
历史
分辨率:50埃
1947年日本电子第一台透射电镜DA-1
捷欧路(北京) 科贸有限公司
北京
成都
武汉
上海
广州
Japan Electron Optics Laboratory
20nm(1kV)
~1uA
1%
2800K 10-4Pa
1.5eV~较短
~US$20 方便
EDS/EBSP/WDS 多功能分析
光源和图像对比
FEG
W
最近的一些新技术介绍
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物镜的不同设计
Out-Lens物镜—适合磁性样品
300V GB
GB模式—抑制充电效应，提高分辨率
Atmosphere
气锁换样
样品室内真空压力
10-4Pa 样品插入
气锁交换样品， 样品室真空波动小，利用电子枪的长寿命。
最近的一些新技术介绍
• 物镜设计 • 最佳光阑角控制器 • 气锁交换 • GB模式 • 能量过滤器
Gentle Beam --GB 模式
样品表面激发的二次电 子和背散射电子
偏压
加速电压 : 1.0 KeV(GB) WD : 4.0 mm
资料提供 : 日本东北大学 多元物质科学研究所 阿尻雅文教授 富樫贵成博士
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大电流下的小束斑
Condenser lens
Objective lens aperture
三种类型光源性能比较
分辨率
最大束流 束流稳定度 工作温度
真空度 能量发散度 发射体寿命 发射体价格 分析功能扩展性 EDS/EBSP/WDS
侧重点
冷场发射 JSM-7500F 1.0nm(15kV)
1.5nm(1kV)
~2nA 5Байду номын сангаас/12h需要Flash
300K
10-8Pa
0.3-0.5eV 保证1年
JEOL扫描电镜的发展历史
JEOL has been the leader in SEM technology development for almost 50 years.
1966 World First SEM
1974 FESEM 1977 Compact FESEM 1987 In-Lens FESEM
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Conventional optics suffers from large probe diameter when probe current is increased for efficient analysis works.
日本电子株式会社-捷欧路(北京)科贸有限公司
SEM EPMA
FIB TEM
电子光学产品的侧重点
• 透射电镜：微区内部观察/结构与成分分析 • 扫描电镜：微区表面观察和成份定性分析 • 电子探针：微区表面成份准确定量分析
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http://www.jeol.co.jp
大电流下的小束斑（分辨率）
200nA
5nA
1 mm
500pA
50pA
碳膜上蒸金
x50,000 15kV
最近的一些新技术介绍
• 物镜设计 • 最佳光阑角控制器 • 气锁交换 • GB模式 • 能量过滤器
气锁换样
1. 日本电子专利的一步式样品交换， 方便快捷。 2. 样品室保持高真空，污染小。
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Cold FEG In-Lens Detector
1988 Multi-purpose FESEM Conical FEG
1994 Semi-In-Lens FESEM
2000 Semi-In-Lens FESEM 2001 Analytical FESEM
2005 Energy- filter 2011 Hybrid lens