EVO18扫描电镜操作培训
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检测器固定后， 对试样表面各区域 产生的二次电子收 集角不同。
2、原子序数效应：
二次电子图像中包含有与原子序数有明显的依 赖关系的背散射电子图像， 因此，二次电子图 像的衬度中也包含了原子序数引起的衬度。
背散射电子像
二次电子像
表面抛光的合金
3、电场和磁场： 电压衬度：正电位——黑区，负电位——亮区。 不同的磁场强度分布，也可以形成衬度。
聚焦、消像散
• 图像聚焦和消像散是图像质量重要保证， 可自动或手动进行。
• 一般情况下，在高于所需放大倍数一、二 档的条件下进行聚焦或消像散，然后回到 所需放大倍数下照像，可得到比较理想的 照片。
• 聚焦和消像散应交替进行，以得到满意的 图像。
如何进行光阑对中？
1、打开摇摆器（Wobbler)，图像摇摆。 2、分别反复调整X、Y轴光阑对中钮直到图 像停止摇摆（即同心扩散。） （注意：调整时先调整一个方向，使其只向 另一个方向摇摆，再调另一个方向。）
• 样品导电性良好。 • 样品在电子束照射下稳定。 • 样品要牢固地固定在样品台上。
金属试样
• 样品不能带有磁性。特别是磁性粉末样品 会对电子光学系统造成危害。
• 如果是铁磁性块状样品，必须尽可能减小 样品尺寸（不大于3×3mm2)，且用导电胶 牢固地固定在样品台上。
• 样品要清洗干净，表面不能有污染。 • 表面导电性不好的样品要镀导电膜。
4、样品充电（荷电效应） ：
导体——不产生电荷 积累，可直接观察。
非导体——局部充电
产生过强衬度，应在表
面镀导电膜。
样品表面充电引起的过强衬度
5、边缘效应：
提高加速电压，将增大电子束侵入深度， 扩大电子在试样中的散射范围。
轻
重
元
元
素
素
入射电子在试样中的扩散
加速电压过低，信/噪比低，分辨能力下降； 加速电压过高，边缘效应增强，电子束穿透部 分试样，损失图像细节。
加速电压的选择
• 加速电压高，图像分辨率高，信噪比高， 但会使图像边缘效应增强，并产生充电现 象。此外，因电子束穿透能力强，可使内 部结构干扰表面形貌。
• 根据样品的情况选择不同的加速电压。 • 密度低、导电性不好的样品，宜选用较低
的加速电压。
采用不同的加速 电压获得的图像
电子束斑大小的选择
• 电子束斑大（也即探针电流大），景深大， 信号强，图像噪音小，但分辨率较低，样 品表面易充电。
在任何的工作距离或电压下，选择的 探针电流确保具有最大的景深
鱼眼模式 大视场预览和大景深
SE常用操作条件
• 常规成像
• 高度差很大可 选择景深模式
• EHT = 10 kV
• Iprobe = 2050 pA
• WD =10 mm
• Aperature = 30 μm
• 高分辨成像
• Optibeam 选择 分辨率模式
加速电压10kV
加速电压4kV
四、扫描电镜的放大倍数
M
CRT边长 电子束在试样上的扫描
宽度
若SEM分辨能力为10nm，人眼分辨 能力为0.2mm，则
M 有效
0.2(mm ) 10(nm)
2 104
第四部分 电镜样品的处理和制备
• 样品要干燥、洁净，没有挥发性和腐蚀性 物质。
• 不要用裸手去接触样品和样品台，含有溶 剂的样品要充分去除溶剂。
如何进行消像散？
分别反复调整X、Y轴消像散器旋钮和聚焦旋钮，直到图 像细节清晰。
（注意：调整时先调整一个方向，使被调整方向的像散 消除，再调另一个方向。）
有象散
无象散
放大区域 固定长度标尺 角度测量 圆测量 上下宽测量 可移动上下宽测量
选择鼠标控制 导入注解 删除所有注解 加入文字注解 插入用户bmp格式图片 长方形注解区 粘帖面板 微标尺 点对点距离测量 正四边形测量 左右宽测量 可移动左右宽测量
常用快捷键
钨灯丝的更换
• 打开顶盖，旋松三个方向的螺丝
• 取下灯丝座
• EHT = 20 - 30kV • Iprobe = 10-20
pA • WD =6 mm • Aperature = 30
μm
BSE常用操作条件
• EHT = 20 kV • Iprobe = ＞200 pA • WD = 8-10 mm • Aperature = 30 μm • 根据样品成分分布情况选
闪烁体
收集极
电子束
视频放大器
光电倍增管 光导管
闪烁体电压 + 10 kV to + 12 kV
栅网偏压 - 250 V to + 400 V
机械泵 （10-1Pa）
分子泵 （10-4Pa）
真空系统
扫描电镜的样品室内
SED
BSD
VPSE
第三部分 电子显微镜成像的三大要素 ——分辨率、衬度和放大倍数
一、分辨率：
能分清两个点 的中心距离的最 小尺寸。
分辨率的影响因素：
1、信噪比和极限衬度：
信/噪比影响 衬度极限，衬度 极限限制着分辨 率。
人眼可分辨两 个像素的不同亮 度即衬度极限为
Ci
S S
5
1 信/噪
5 n
1 n
2、电子束斑直径：
电子束斑小，分辨率高，但束斑过小信号 弱，信/噪比降低，一般取束流10-12~10-11A为 下限。
粉未试样
• 用溶剂或水将粉末超声分散后滴在盖玻片 上，然后将盖玻片固定在样品台上。
• 也可用碳导电胶带固定粉末，并将胶带上 表面与样品台用导电胶连通。
• 样品粘好后，用吸耳球用力将未固定牢固 的粉末吹走，以免污染电镜。
• 镀导电膜。
第五部分 电镜的操作及注意事项
EVO 18 的操作流程
• 开机
• 按下黄色按钮，电镜真空系统开始工作 • 30秒后，按下绿色按钮，所有操作电路开
• 电子束斑的大小取决于第一聚光镜的励磁 电流，电流数值越小，电子束斑直径越大。
工作距离的选择
工作距离（WD） 是指物镜下表面 与样品表面的距 离，WD短可以 得到较高的分辨 率，WD长可以 得到大的倾斜角 度和大的景深。
放大倍率越高越好吗？
超过仪器分辨率有效放大倍数的放大 是空放大，只能得到模糊像。
会聚透镜的工作 条件影响图像的衬 度和亮度。
B、物镜：
作用：进一步 缩小束斑，并将 其正聚焦在试样 表面（调节图像 聚焦）。
物镜光阑限制 电子束张开角， 孔径越小，焦深 越大。
光阑的作用：
扫描电镜电子光学系统的内部结构
2、二次电子信号检测及放大系统
由收集极、闪烁体、光导管、光电倍增管、视频 放大器组成。
1、EVO 18扫描电镜的结构：
电 电子枪
子
光 聚光镜、物镜
学
系 统
物镜光栏
二次电子检测器
样品室
控制电路 和 真空系统
2、扫描电镜的工作原理：
电子源 电子透镜 扫描线圈
二次电子检测器 样品
荧光屏 CRT或LED
一、电子枪：
钨灯丝
二、磁透镜：
A、会聚透镜— 强磁透镜：
作用：缩小电子 束斑。
改变透镜电流可 控制电子束流及调 整束斑直径。
始工作，计算机启动。
• 双击电脑桌面SmartSEM图标 • 软件启动
在Log on界面输入用户名和密码
• 进入电镜工作界面
注释 工具 栏
数据栏
ຫໍສະໝຸດ Baidu
工具栏 控制面板 数据栏
• 工具栏的显示和隐藏 • 选择View/Toolbars
• 选择Docking Panel，则隐藏控制面板
放置样品
更换样品： • 打开氮气 • 在控制面板里点击真空（vaccum）标签 • 点放气（vent） • 拉开舱门 • 把样品座安装在样品台上 • 关紧舱门 • 点击抽真空（pump）键
• 旋紧铜圈，使灯丝端部与灯丝座表面齐平， 然后反向旋转1.25圈
• 第一次给新灯丝加电压需在Gun中选中 New Filament 项
• 选择Emission，调整亮度对比度，使屏幕 出现灯丝像，并调整Fil I Target至2.72.8A，使灯丝像呈椭圆状
• 调整Gun Tilt和Gun Shift，使图像处于米 字中心
图像静止。 • 点击右键选择Send To，选择
所需要的格式后存储 • 存储完毕，解冻图像
• 关机 • 关闭软件 • 关闭电脑 • 按下黄色按钮 • 30秒后按下红色按钮
Optibeam®
分析模式 探针电流不断改变的情况下仍可聚焦试样
视场模式
大视场预览和大景深
分辨率模式 在任何的工作距离或电压下，保证探针 电流直径是最小的 景深模式
• 旋下灯丝座 后方的铜圈
• 取出里面的配件
• 旋松对中圈的四 个螺丝
• 取出固定盘将其 反扣在灯丝座上
• 旋松四周的四颗 螺丝
• 取出灯丝 • 用抛光膏擦除
配件表面的污 渍，并用酒精 超声波清洗干 净
• 重复上述步骤 装入新灯丝
• 装入新灯丝的注意事项：
• 调整四颗螺丝，使灯丝处于圆孔的中心
第一部分 电子束与二次物电质子的作用
俄能扫歇谱描电仪电子（镜能（ED谱SSE）仪M、）（波：AE背谱S）散仪：射（俄电WD歇子S）电子、 电子透探射针电（镜E（PMTAE)M：）吸特：征收透X电射射子电线子
入射电子
二次电子
特征X射线
背散射电子
荧光
俄歇电子
感应电导
吸收电子
试样
透射电子
第二部分 扫描电镜的结构和工作原理
择合适的BSD Gain
分屏
• 选择Scanning/Split
• 只能在标记的区域调整图像 • 可以对两个区域同时调整
Stage map
• 选择Scanning/Split • 选择Stage/Stage map
注释工具栏
选择注解对象 撤销上次更改 保存注解 导出区域选择 导出参数 注解区直线 圆型注解区
选择时，SEM显示的工作 距离随样品台的Z方向移 动自动进行更改
选择时，不使用样品台 控制器
输入移动目的 地的坐标
输入移动的距离
• 获取图像 • 选择较快扫描速度 • 在Gun双击EHT，选择所需要的加速电
压 • 双击Iprobe，选择所需要的束流 • 调整图像放大倍数和聚焦 • 在Detectors选择相应的探测器 • 调整至所需要的放大倍数并聚焦清晰
认识控制盘
1-
放大倍数
9 - 亮度
2-
消像散器 X
10 - 对比度
3-
消像散器 Y
11 - 聚焦
4-
光阑对中 X
12 - 小框切换
5-
光阑对中 Y
13 - 摇摆器
6-
图像视场旋转 17 - 相机切换
第六节 如何获得一张满意的照片？
电镜的合轴
• 电子枪合轴。
• 物镜光阑合轴。
• 当改变加速电 压或操作模式 时，应检查合 轴情况。
• 加灯丝电流 • 真空度达到要求后，屏幕右下角的Vac会打
上绿钩 • 点击右边的Gun，选择Beam On • 灯丝电流加载完后，Gun也会打上绿钩
• 样品定位
• 选取 stage/navigation
• 双击所要观测样品桩
• 调整样品台高度 • 在TV模式下调整高度
样品台目前所在的位置
选择时，样品台在泄真 空时自动下降到最低点
选择相应的探测器 调节图像的亮度 调节图像对比度
选择探头收集器偏压
选择两种信号 混合
两种混合信 号的比例
• 图像调整的优化 • 点击Reduced Raster • 在小框中进一步聚焦
• 物镜光阑合轴
• 消象散
• 点击Aperature下的Stigmation，拖动 X/Y轴直至图像清晰
• 图像存储 • Freeze on 选择 End Frame • 选择扫描速度（通常为5-6） • 选择降噪帧数（通常为1、2） • 点击Freeze键 • 图像右下角出现橙点 • 当扫描完毕后，橙点变为红点，
3、电子束在样品中的散射。
分辨率取决 于电子束的散 射范围。
二次电子： 几nm；
背散射电子 和X射线：由几 百nm至几um。
俄歇电子 二次电子 背散射电子
特征 X 光线 连续 X 光线 荧光 X 光线
阴极荧光
电子束与样品的相互作用区域
2、衬度——影响衬度的因素：
1、表面形貌（倾 斜效应）：
入射电子束方 向一定，试样表面 的凹凸决定电子束 入射角。
2、原子序数效应：
二次电子图像中包含有与原子序数有明显的依 赖关系的背散射电子图像， 因此，二次电子图 像的衬度中也包含了原子序数引起的衬度。
背散射电子像
二次电子像
表面抛光的合金
3、电场和磁场： 电压衬度：正电位——黑区，负电位——亮区。 不同的磁场强度分布，也可以形成衬度。
聚焦、消像散
• 图像聚焦和消像散是图像质量重要保证， 可自动或手动进行。
• 一般情况下，在高于所需放大倍数一、二 档的条件下进行聚焦或消像散，然后回到 所需放大倍数下照像，可得到比较理想的 照片。
• 聚焦和消像散应交替进行，以得到满意的 图像。
如何进行光阑对中？
1、打开摇摆器（Wobbler)，图像摇摆。 2、分别反复调整X、Y轴光阑对中钮直到图 像停止摇摆（即同心扩散。） （注意：调整时先调整一个方向，使其只向 另一个方向摇摆，再调另一个方向。）
• 样品导电性良好。 • 样品在电子束照射下稳定。 • 样品要牢固地固定在样品台上。
金属试样
• 样品不能带有磁性。特别是磁性粉末样品 会对电子光学系统造成危害。
• 如果是铁磁性块状样品，必须尽可能减小 样品尺寸（不大于3×3mm2)，且用导电胶 牢固地固定在样品台上。
• 样品要清洗干净，表面不能有污染。 • 表面导电性不好的样品要镀导电膜。
4、样品充电（荷电效应） ：
导体——不产生电荷 积累，可直接观察。
非导体——局部充电
产生过强衬度，应在表
面镀导电膜。
样品表面充电引起的过强衬度
5、边缘效应：
提高加速电压，将增大电子束侵入深度， 扩大电子在试样中的散射范围。
轻
重
元
元
素
素
入射电子在试样中的扩散
加速电压过低，信/噪比低，分辨能力下降； 加速电压过高，边缘效应增强，电子束穿透部 分试样，损失图像细节。
加速电压的选择
• 加速电压高，图像分辨率高，信噪比高， 但会使图像边缘效应增强，并产生充电现 象。此外，因电子束穿透能力强，可使内 部结构干扰表面形貌。
• 根据样品的情况选择不同的加速电压。 • 密度低、导电性不好的样品，宜选用较低
的加速电压。
采用不同的加速 电压获得的图像
电子束斑大小的选择
• 电子束斑大（也即探针电流大），景深大， 信号强，图像噪音小，但分辨率较低，样 品表面易充电。
在任何的工作距离或电压下，选择的 探针电流确保具有最大的景深
鱼眼模式 大视场预览和大景深
SE常用操作条件
• 常规成像
• 高度差很大可 选择景深模式
• EHT = 10 kV
• Iprobe = 2050 pA
• WD =10 mm
• Aperature = 30 μm
• 高分辨成像
• Optibeam 选择 分辨率模式
加速电压10kV
加速电压4kV
四、扫描电镜的放大倍数
M
CRT边长 电子束在试样上的扫描
宽度
若SEM分辨能力为10nm，人眼分辨 能力为0.2mm，则
M 有效
0.2(mm ) 10(nm)
2 104
第四部分 电镜样品的处理和制备
• 样品要干燥、洁净，没有挥发性和腐蚀性 物质。
• 不要用裸手去接触样品和样品台，含有溶 剂的样品要充分去除溶剂。
如何进行消像散？
分别反复调整X、Y轴消像散器旋钮和聚焦旋钮，直到图 像细节清晰。
（注意：调整时先调整一个方向，使被调整方向的像散 消除，再调另一个方向。）
有象散
无象散
放大区域 固定长度标尺 角度测量 圆测量 上下宽测量 可移动上下宽测量
选择鼠标控制 导入注解 删除所有注解 加入文字注解 插入用户bmp格式图片 长方形注解区 粘帖面板 微标尺 点对点距离测量 正四边形测量 左右宽测量 可移动左右宽测量
常用快捷键
钨灯丝的更换
• 打开顶盖，旋松三个方向的螺丝
• 取下灯丝座
• EHT = 20 - 30kV • Iprobe = 10-20
pA • WD =6 mm • Aperature = 30
μm
BSE常用操作条件
• EHT = 20 kV • Iprobe = ＞200 pA • WD = 8-10 mm • Aperature = 30 μm • 根据样品成分分布情况选
闪烁体
收集极
电子束
视频放大器
光电倍增管 光导管
闪烁体电压 + 10 kV to + 12 kV
栅网偏压 - 250 V to + 400 V
机械泵 （10-1Pa）
分子泵 （10-4Pa）
真空系统
扫描电镜的样品室内
SED
BSD
VPSE
第三部分 电子显微镜成像的三大要素 ——分辨率、衬度和放大倍数
一、分辨率：
能分清两个点 的中心距离的最 小尺寸。
分辨率的影响因素：
1、信噪比和极限衬度：
信/噪比影响 衬度极限，衬度 极限限制着分辨 率。
人眼可分辨两 个像素的不同亮 度即衬度极限为
Ci
S S
5
1 信/噪
5 n
1 n
2、电子束斑直径：
电子束斑小，分辨率高，但束斑过小信号 弱，信/噪比降低，一般取束流10-12~10-11A为 下限。
粉未试样
• 用溶剂或水将粉末超声分散后滴在盖玻片 上，然后将盖玻片固定在样品台上。
• 也可用碳导电胶带固定粉末，并将胶带上 表面与样品台用导电胶连通。
• 样品粘好后，用吸耳球用力将未固定牢固 的粉末吹走，以免污染电镜。
• 镀导电膜。
第五部分 电镜的操作及注意事项
EVO 18 的操作流程
• 开机
• 按下黄色按钮，电镜真空系统开始工作 • 30秒后，按下绿色按钮，所有操作电路开
• 电子束斑的大小取决于第一聚光镜的励磁 电流，电流数值越小，电子束斑直径越大。
工作距离的选择
工作距离（WD） 是指物镜下表面 与样品表面的距 离，WD短可以 得到较高的分辨 率，WD长可以 得到大的倾斜角 度和大的景深。
放大倍率越高越好吗？
超过仪器分辨率有效放大倍数的放大 是空放大，只能得到模糊像。
会聚透镜的工作 条件影响图像的衬 度和亮度。
B、物镜：
作用：进一步 缩小束斑，并将 其正聚焦在试样 表面（调节图像 聚焦）。
物镜光阑限制 电子束张开角， 孔径越小，焦深 越大。
光阑的作用：
扫描电镜电子光学系统的内部结构
2、二次电子信号检测及放大系统
由收集极、闪烁体、光导管、光电倍增管、视频 放大器组成。
1、EVO 18扫描电镜的结构：
电 电子枪
子
光 聚光镜、物镜
学
系 统
物镜光栏
二次电子检测器
样品室
控制电路 和 真空系统
2、扫描电镜的工作原理：
电子源 电子透镜 扫描线圈
二次电子检测器 样品
荧光屏 CRT或LED
一、电子枪：
钨灯丝
二、磁透镜：
A、会聚透镜— 强磁透镜：
作用：缩小电子 束斑。
改变透镜电流可 控制电子束流及调 整束斑直径。
始工作，计算机启动。
• 双击电脑桌面SmartSEM图标 • 软件启动
在Log on界面输入用户名和密码
• 进入电镜工作界面
注释 工具 栏
数据栏
ຫໍສະໝຸດ Baidu
工具栏 控制面板 数据栏
• 工具栏的显示和隐藏 • 选择View/Toolbars
• 选择Docking Panel，则隐藏控制面板
放置样品
更换样品： • 打开氮气 • 在控制面板里点击真空（vaccum）标签 • 点放气（vent） • 拉开舱门 • 把样品座安装在样品台上 • 关紧舱门 • 点击抽真空（pump）键
• 旋紧铜圈，使灯丝端部与灯丝座表面齐平， 然后反向旋转1.25圈
• 第一次给新灯丝加电压需在Gun中选中 New Filament 项
• 选择Emission，调整亮度对比度，使屏幕 出现灯丝像，并调整Fil I Target至2.72.8A，使灯丝像呈椭圆状
• 调整Gun Tilt和Gun Shift，使图像处于米 字中心
图像静止。 • 点击右键选择Send To，选择
所需要的格式后存储 • 存储完毕，解冻图像
• 关机 • 关闭软件 • 关闭电脑 • 按下黄色按钮 • 30秒后按下红色按钮
Optibeam®
分析模式 探针电流不断改变的情况下仍可聚焦试样
视场模式
大视场预览和大景深
分辨率模式 在任何的工作距离或电压下，保证探针 电流直径是最小的 景深模式
• 旋下灯丝座 后方的铜圈
• 取出里面的配件
• 旋松对中圈的四 个螺丝
• 取出固定盘将其 反扣在灯丝座上
• 旋松四周的四颗 螺丝
• 取出灯丝 • 用抛光膏擦除
配件表面的污 渍，并用酒精 超声波清洗干 净
• 重复上述步骤 装入新灯丝
• 装入新灯丝的注意事项：
• 调整四颗螺丝，使灯丝处于圆孔的中心
第一部分 电子束与二次物电质子的作用
俄能扫歇谱描电仪电子（镜能（ED谱SSE）仪M、）（波：AE背谱S）散仪：射（俄电WD歇子S）电子、 电子透探射针电（镜E（PMTAE)M：）吸特：征收透X电射射子电线子
入射电子
二次电子
特征X射线
背散射电子
荧光
俄歇电子
感应电导
吸收电子
试样
透射电子
第二部分 扫描电镜的结构和工作原理
择合适的BSD Gain
分屏
• 选择Scanning/Split
• 只能在标记的区域调整图像 • 可以对两个区域同时调整
Stage map
• 选择Scanning/Split • 选择Stage/Stage map
注释工具栏
选择注解对象 撤销上次更改 保存注解 导出区域选择 导出参数 注解区直线 圆型注解区
选择时，SEM显示的工作 距离随样品台的Z方向移 动自动进行更改
选择时，不使用样品台 控制器
输入移动目的 地的坐标
输入移动的距离
• 获取图像 • 选择较快扫描速度 • 在Gun双击EHT，选择所需要的加速电
压 • 双击Iprobe，选择所需要的束流 • 调整图像放大倍数和聚焦 • 在Detectors选择相应的探测器 • 调整至所需要的放大倍数并聚焦清晰
认识控制盘
1-
放大倍数
9 - 亮度
2-
消像散器 X
10 - 对比度
3-
消像散器 Y
11 - 聚焦
4-
光阑对中 X
12 - 小框切换
5-
光阑对中 Y
13 - 摇摆器
6-
图像视场旋转 17 - 相机切换
第六节 如何获得一张满意的照片？
电镜的合轴
• 电子枪合轴。
• 物镜光阑合轴。
• 当改变加速电 压或操作模式 时，应检查合 轴情况。
• 加灯丝电流 • 真空度达到要求后，屏幕右下角的Vac会打
上绿钩 • 点击右边的Gun，选择Beam On • 灯丝电流加载完后，Gun也会打上绿钩
• 样品定位
• 选取 stage/navigation
• 双击所要观测样品桩
• 调整样品台高度 • 在TV模式下调整高度
样品台目前所在的位置
选择时，样品台在泄真 空时自动下降到最低点
选择相应的探测器 调节图像的亮度 调节图像对比度
选择探头收集器偏压
选择两种信号 混合
两种混合信 号的比例
• 图像调整的优化 • 点击Reduced Raster • 在小框中进一步聚焦
• 物镜光阑合轴
• 消象散
• 点击Aperature下的Stigmation，拖动 X/Y轴直至图像清晰
• 图像存储 • Freeze on 选择 End Frame • 选择扫描速度（通常为5-6） • 选择降噪帧数（通常为1、2） • 点击Freeze键 • 图像右下角出现橙点 • 当扫描完毕后，橙点变为红点，
3、电子束在样品中的散射。
分辨率取决 于电子束的散 射范围。
二次电子： 几nm；
背散射电子 和X射线：由几 百nm至几um。
俄歇电子 二次电子 背散射电子
特征 X 光线 连续 X 光线 荧光 X 光线
阴极荧光
电子束与样品的相互作用区域
2、衬度——影响衬度的因素：
1、表面形貌（倾 斜效应）：
入射电子束方 向一定，试样表面 的凹凸决定电子束 入射角。