SEM-EDS扫描电镜和能谱仪课件

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五.掃描式電子顯微鏡的構造-電子槍
W filament
LaB PPT学习交流 6
FEG
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五.掃描式電子顯微鏡的構造-電子槍
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五.掃描式電子顯微鏡的構造-電子槍
➢Field emission 電子槍的動作原理
Flash circuit
Emitter Extracting electrode
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三.電子顯微鏡的種類
(1)掃描式電子顯微鏡(SEM)
• 有很大的景深，對粗糙的表面， 例如凹凸不平的金屬斷面顯示 得很清楚，而立體感很強。所 以，掃描電鏡是研究固體試片 表面形貌的有力工具
• 掃描式電子顯微鏡將欲觀察的 試片放在底部，電子束與試片 作用產生二次電子的激發，在 經收集放大，所以加速電壓與 解析度沒有穿透式來的高，但 試片更換與製作比較方便.
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一.前言
• 什麼是顯微鏡: - 顯微鏡是一種用來將
微小物體放大以便利觀 察的器具。
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二.電子顯微鏡發展
➢ 1873 Abbe 和 Helmholfz 分 別 提 出 解 像 力 與 照 射 光 的波長成反比。奠定了顯微鏡的理論基礎。
➢ 1897 J.J. Thmson 發現電子
size 鎢絲 20m 5x104 50~100
LaB6 10m 3x105 300~500
FEG 5~10nm 107 (cold)
>1 year
操作溫度 所需真空 （oC） （Torr）
2800
10-5
1800
10-6
RT
10-8
發射電流 （A）
特性
10 50 50~100
穩定，大電 流
高解析時具 大電流 高解析
SEM/EDS構造與原理探討
• 掃描式電子顯微鏡的構造與原 理
• 能量散射光譜儀的構造與原理
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介紹大綱
• 一.前言 • 二.電子顯微鏡的發展 • 三.電子顯微鏡的種類 • 四.掃描式電子顯微鏡的原理 • 五.掃描式電子顯微鏡的構造 • 六.電子顯微鏡對試片的作用 • 七.電子顯微鏡的應用範圍 • 八.EDS硬體架構與處理方式介紹 • 九.EDS功能介紹
• 穿透式電子顯微鏡可
見的範圍:
Tick:
~0.1nm Any of numerous small bloodsucking parasitic arachnids of the family Ixodidae, many of which transmit
febrile diseases, such as Rocky Mountain spottePdPTf学ev习e交r 流and Lyme disease.
➢ 1937 首 部 商 業 原 型 機 製 造 成 功 （ Metropolitan Vickers 牌 ） 。
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二.電子顯微鏡發展
➢1938 第 一 部 掃 描 電 子 顯 微 鏡 由 Von Ardenne 發 展 成功。
➢1938-39 穿 透 式 電 子 顯 微 鏡 正 式 上 市 （ 西 門 子 公 司, 50KV~100KV, 解像力20~30 Å） 。
➢1940-41 RCA 公 司 推 出 美 國 第 一 部 穿 透 式 電 子 顯 微 鏡(解像力50 nm) 。
➢1941-63 解 像 力 提 昇 至 2~3 Å （ 穿 透 式 ） 及 100Å （掃描式）
➢1960 Everhart and Thornley 發明二次電子偵測器。
➢1965 第一部商用SEM出現(Cambridge)
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三.電子顯微鏡的種類
(2)穿透式電子顯為鏡(TEM)
• 穿透式電子顯微鏡觀察試片之 製作較繁複，必需有熟練之技 巧，同時，試片之實體感也會 降低。
• 穿透式電子顯微鏡將欲觀察的 試片放在電子槍內，使觀察的 解析度比掃描式高.但因為電子 束須穿透試片，所以所需的加 速電壓相對比掃描式電子顯微 鏡來的高.
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五.掃描式電子顯微鏡的構造-電磁透鏡
掃瞄之區域愈大則顯
示於螢幕上之倍率愈
小，反之則愈大. 當
電子束作用於試片表
面時會激發出電子訊
號，由試片室內之偵
測器，偵測其訊號後
經數位放大後在螢幕
上顯像.
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五.掃描式電子顯微鏡的構造-照明系统
电子枪、聚光镜 为成像系统提供一个亮度高、尺寸小的照明光点
電子槍的種類: (1)FEG(field Emission Gun单晶鎢) (2)Lab6(六硼化鑭) (3)W filament(鎢陰極)
Extracting
voltage circuit
－
+
Electron source: 5nm
Accelerating electrode
－ Accelerating
+
voltage circuit
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五.掃描式電子顯微鏡的構造-電子槍
(二).各種電子槍特性比較表:
電子源 Electron 20KV之亮度 LifeTime source （A/cm2Sr） （hr）
➢ 1924 Louis de Broglie （ 1929 年 諾 貝 爾 物 理 獎 得 主 ） 提出電子本身具有波動的物理特性，進一步提 供電子顯微鏡的理論基礎。
➢ 1926 Busch 發 現 電 子 可 像 光 線 經 過 玻 璃 透 鏡 偏 折 一般，由電磁場的改變而偏折。
➢ 1931 德 國 物 理 學 家 Knoll 及 Ruska 首 先 發 展 出 穿透 式電 子 顯 微 鏡 原 型 機 。
➢1966 JEOL (日本电子）發表第一部商用SEM(JSM-1)
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6
JSM6500F
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顯微鏡可見的範圍
• 肉眼可見物體的範圍:
~0.1cm
•光學顯微鏡可見的範 圍:
~1um
• 掃描式電子顯微鏡可 見的範圍:
~10nm
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三.電子顯微鏡的種類
•SEM/TEM/OM的構造比較表
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三.電子顯微鏡的種類
•SEM/TEM/OM的影像比較
樣品:鼠腎球體
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四.掃描式電子顯微鏡的原理
• 由電子源發射出電子
後，在真空電子槍內
下，經由掃瞄線圈，
使電子束於試片室內
對試片表面作掃瞄，