声学扫描显微镜..
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扫描声学显微镜
组员：应物三班 宋 飞326 刘 健303 刘丹跃305
1、显微镜种类介绍 2、扫描声学显微镜的原理 3、扫描声学显微镜的性能及在材料科学中的应用
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显微镜有很多种类，大致有：
透射电子显微镜(TEM) 扫描电子显微镜(SEM) 场离子显微镜(FIM) 高压电子显微镜(HVEM) 分析电子显微镜(AEM) 场发射电子显微镜(FEEM) 声学显微镜(AM) 扫描隧道显微镜(STM)
2018/10/10
微波信号源输出连续微波信号，经脉冲调制器形成脉冲调制微 波信号，该微波信号通过环行器加到压电换能器上，使高脉冲信号转化 为声脉冲，这些超声脉冲经声学透镜的凹端聚焦，并通过藕合介质，投 射在样品的表面上，激励样品表面产生表面波。由于声束受到样品的反 射、散射和吸收，声波从样品表面返回到压电晶体换能器，并被转换成 电信号，通过对该电信号放大、检波、采样、送入计算机处理，可以得 到一个象素;随着声束在样品表面上二维(X}y方向)扫描，即可得到一幅 完整的声图象。图像上每个信号的灰值，反映了样品相应部分反射信号 的强度。同时在垂直于样品方向上(Z方向)移动探头，改变声波在样品 内的聚焦位置，就可得到样品内部的声图像。测得的信号电压V)取决于 透镜的聚焦性能和焦点材料的物理一机械性能。扫描声学显微镜的核心 部分是声学透镜。为了降低声学衰减，透镜体选用高纯材料蓝宝石制成， 同时，蓝宝石还是一种高声速晶体，该性质能够有效地减少像差。在透 镜体的下端呈凹球面，凹球面尺寸取决于工作频率。当换能器发射平面 声波时，由于凹球面的折射，声波聚焦。在蓝宝石透镜体的顶部经抛光 后，安装了一个氧化锌压电换能器，其作用是将电振荡与声振荡相互转 换。
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透射电子显微镜
• JEMwenku.baidu.com2010F透射电镜
• 在光学显微镜下无法看清小于 0.2µm的细微结构，这些结构称 为亚显微结构或超微结构。要 想看清这些结构，就必须选择 波长更短的光源，以提高显微 镜的分辨率。1932年Ruska发明 了以电子束为光源的透射电子 显微镜，电子束的波长要比可 见光和紫外光短得多，并且电 子束的波长与发射电子束的电 压平方根成反比，也就是说电 压越高波长越短。目前TEM的 分辨力可达0.2nm。
扫描电子显微镜
扫描电子显微镜的制造是依据电子与物质的相互作用。 当一束高能的入射电子轰击物质表面时，被激发的区域将 产生二次电子、俄歇电子、特征x射线和连续谱X射线、 背散射电子、透射电子，以及在可见、紫外、红外光区域 产生的电磁辐射。同时，也可产生电子-空穴对、晶格振 动 （声子）、电子振荡 （等离子体）。原则上讲，利用 电子和物质的相互作用，可以获取被测样品本身的各种物 理、化学性质的信息，如形貌、组成、晶体结构、电子结 构和内部电场或磁场
场离子显微镜
场离子显微镜是最早达到原子分辨率，也就是最早能看得到原子尺度的显微 镜。只是要用FIM看像，样品得先处理成针状，针的末端曲率半径约在 2001000埃。工作时首先将容器抽到1.33×10-6Pa的真空度，然后通入压力约 1.33×10-1Pa的成像气体例如惰性气体氦。在样品加上足够高的电压时，气体 原子发生极化和电离，荧光屏上即可显示尖端表层原子的清晰图像，图象中每 一个亮点都是单个原子的像。 超声扫描显微镜 全球最新一代的超声测试设备,可在生产线中用手工扫描 方法来检测器件的缺陷等。该设备可利用不同材料对超声波声阻抗不同，对声 波的吸收和反射程度不同，来探测半导体、元器件的结构、缺陷、对材料做定 性分析。先进的声学显微成像（ AMI ）的技术是诸多行业领域在各类样品中 检查和寻找瑕疵的重要手段。在检查材料本身或粘结层之间必须保持完整的样 品时，这项技术的优势尤为突出。超高频超声检查可以比其他任何方法都更有 效地检测出脱层，裂缝，空洞和孔隙。
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扫描声学显微镜基本原理
扫描声学显微镜是 一种集声学、电子、机械、 计算机等技术为一体的高 科技产品，有透射型和反 射型两种，透射型只能观 察很薄的试件，对样品制 备有一定要求。而反射型 的优点是试件厚度不受限 制，因而有着更为广泛的 应用领域，目前可购买到 的扫描声学显微镜商品为 反射型。反射式扫描声学 显微镜原理如图所示。
原子力显微镜(AFM)
超高压电子显微镜
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主要用途： 观测材料、矿物、生物样品、器件透射 电子显微象及电子衍射图，对样品微观组织、结构、 缺陷等定性、定量分析。 可对样品在加热、拉伸、 电子辐照等条件下微观组织的变化过程进行动态观测。 仪器类别： 03040701 /仪器仪表 /光学仪器 /电子光 学及离子光学仪器 /透射式电子显微镜 指标信息： 加速电压：1000kV 放大倍数：150倍～ 30万倍晶格分辨率：0.27nm 选区衍射相机长：2～ 6m 试样可加热温度：1000℃ 附件信息： 加热台（室温-1000℃），拉伸台加伸台 （室温-1000℃），动态过程摄象录象系统。双倾台 （±45° 该仪器是我国最大型的透射电子显微镜，它主要用于 各种材料的微结构分析，组织特征和相鉴定，缺陷研 究等。与普通电子显微镜相比较，它可以进行微观过 程的动态实验观察、辐照效应研究、厚试样和粗大析 出物的观察分析以及半导体微器件结构研究。同时， 本实验室样品制备、数据结果处理等附属设备齐全， 为科研实验创造了良好条件。
扫描声学显微镜
声学扫描显微镜(SAM)是一种多功能、 高分辨率的显微成像仪器，兼具电子 显微术高分辨率和声学显微术非破坏 性内部成像的特点, 被广泛的应用在 ○ 物料检测（IQC）、失效分析（ FA）、 质量控制(QC)、质量保证及可靠性 (QA/REL)、研发(R&D)等领域，可以检 测材料内部的晶格结构、杂质颗粒、 内部裂纹、分层缺陷、空洞、气泡、 空隙等，为司法鉴定提供客观公正的 微观依据。
2018/10/10
由于空气对高频声波具有极大的衰减作用，因此声透镜与试件 之间是通过祸合介质来连接的。对藕合介质的要求主要有三:一是对声 波的衰减尽量小。二是声波在其中的传播速度尽量慢，以获得最低的 衍射限制，从而提高分辨率。三是报合介质应具备合适的粘度和湿润 能力。研究结果表明，在常温下，蒸馏水是合适的报合介质，且在测 试时将水温适当升高，声波衰减特性可得到改善。低温藕合介质(液氮、 液氮)有着更优的性能，但受使用条件的限制，目前全世界只有几个大 学实验室能够使用低温藕合介质。 声学显微镜的分辨率主要决定于焦点处的波长，而波长又受制于 声速及声波频率。频率越高，分辨率就越高。另外，扫描声学显微镜 的入射波和反射波都聚焦在样品的同一点上，这使显微镜提高了深度 鉴别能力并有助于消除聚焦外面的反射。在应用电子反差增强技术后， 显微镜的分辨率可提高到稍优于工作波长的水平。当用热水作藕合介 质在2 GHz频率工作时，实用分辨率可达0. 65yAm左右。
组员：应物三班 宋 飞326 刘 健303 刘丹跃305
1、显微镜种类介绍 2、扫描声学显微镜的原理 3、扫描声学显微镜的性能及在材料科学中的应用
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显微镜有很多种类，大致有：
透射电子显微镜(TEM) 扫描电子显微镜(SEM) 场离子显微镜(FIM) 高压电子显微镜(HVEM) 分析电子显微镜(AEM) 场发射电子显微镜(FEEM) 声学显微镜(AM) 扫描隧道显微镜(STM)
2018/10/10
微波信号源输出连续微波信号，经脉冲调制器形成脉冲调制微 波信号，该微波信号通过环行器加到压电换能器上，使高脉冲信号转化 为声脉冲，这些超声脉冲经声学透镜的凹端聚焦，并通过藕合介质，投 射在样品的表面上，激励样品表面产生表面波。由于声束受到样品的反 射、散射和吸收，声波从样品表面返回到压电晶体换能器，并被转换成 电信号，通过对该电信号放大、检波、采样、送入计算机处理，可以得 到一个象素;随着声束在样品表面上二维(X}y方向)扫描，即可得到一幅 完整的声图象。图像上每个信号的灰值，反映了样品相应部分反射信号 的强度。同时在垂直于样品方向上(Z方向)移动探头，改变声波在样品 内的聚焦位置，就可得到样品内部的声图像。测得的信号电压V)取决于 透镜的聚焦性能和焦点材料的物理一机械性能。扫描声学显微镜的核心 部分是声学透镜。为了降低声学衰减，透镜体选用高纯材料蓝宝石制成， 同时，蓝宝石还是一种高声速晶体，该性质能够有效地减少像差。在透 镜体的下端呈凹球面，凹球面尺寸取决于工作频率。当换能器发射平面 声波时，由于凹球面的折射，声波聚焦。在蓝宝石透镜体的顶部经抛光 后，安装了一个氧化锌压电换能器，其作用是将电振荡与声振荡相互转 换。
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透射电子显微镜
• JEMwenku.baidu.com2010F透射电镜
• 在光学显微镜下无法看清小于 0.2µm的细微结构，这些结构称 为亚显微结构或超微结构。要 想看清这些结构，就必须选择 波长更短的光源，以提高显微 镜的分辨率。1932年Ruska发明 了以电子束为光源的透射电子 显微镜，电子束的波长要比可 见光和紫外光短得多，并且电 子束的波长与发射电子束的电 压平方根成反比，也就是说电 压越高波长越短。目前TEM的 分辨力可达0.2nm。
扫描电子显微镜
扫描电子显微镜的制造是依据电子与物质的相互作用。 当一束高能的入射电子轰击物质表面时，被激发的区域将 产生二次电子、俄歇电子、特征x射线和连续谱X射线、 背散射电子、透射电子，以及在可见、紫外、红外光区域 产生的电磁辐射。同时，也可产生电子-空穴对、晶格振 动 （声子）、电子振荡 （等离子体）。原则上讲，利用 电子和物质的相互作用，可以获取被测样品本身的各种物 理、化学性质的信息，如形貌、组成、晶体结构、电子结 构和内部电场或磁场
场离子显微镜
场离子显微镜是最早达到原子分辨率，也就是最早能看得到原子尺度的显微 镜。只是要用FIM看像，样品得先处理成针状，针的末端曲率半径约在 2001000埃。工作时首先将容器抽到1.33×10-6Pa的真空度，然后通入压力约 1.33×10-1Pa的成像气体例如惰性气体氦。在样品加上足够高的电压时，气体 原子发生极化和电离，荧光屏上即可显示尖端表层原子的清晰图像，图象中每 一个亮点都是单个原子的像。 超声扫描显微镜 全球最新一代的超声测试设备,可在生产线中用手工扫描 方法来检测器件的缺陷等。该设备可利用不同材料对超声波声阻抗不同，对声 波的吸收和反射程度不同，来探测半导体、元器件的结构、缺陷、对材料做定 性分析。先进的声学显微成像（ AMI ）的技术是诸多行业领域在各类样品中 检查和寻找瑕疵的重要手段。在检查材料本身或粘结层之间必须保持完整的样 品时，这项技术的优势尤为突出。超高频超声检查可以比其他任何方法都更有 效地检测出脱层，裂缝，空洞和孔隙。
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扫描声学显微镜基本原理
扫描声学显微镜是 一种集声学、电子、机械、 计算机等技术为一体的高 科技产品，有透射型和反 射型两种，透射型只能观 察很薄的试件，对样品制 备有一定要求。而反射型 的优点是试件厚度不受限 制，因而有着更为广泛的 应用领域，目前可购买到 的扫描声学显微镜商品为 反射型。反射式扫描声学 显微镜原理如图所示。
原子力显微镜(AFM)
超高压电子显微镜
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主要用途： 观测材料、矿物、生物样品、器件透射 电子显微象及电子衍射图，对样品微观组织、结构、 缺陷等定性、定量分析。 可对样品在加热、拉伸、 电子辐照等条件下微观组织的变化过程进行动态观测。 仪器类别： 03040701 /仪器仪表 /光学仪器 /电子光 学及离子光学仪器 /透射式电子显微镜 指标信息： 加速电压：1000kV 放大倍数：150倍～ 30万倍晶格分辨率：0.27nm 选区衍射相机长：2～ 6m 试样可加热温度：1000℃ 附件信息： 加热台（室温-1000℃），拉伸台加伸台 （室温-1000℃），动态过程摄象录象系统。双倾台 （±45° 该仪器是我国最大型的透射电子显微镜，它主要用于 各种材料的微结构分析，组织特征和相鉴定，缺陷研 究等。与普通电子显微镜相比较，它可以进行微观过 程的动态实验观察、辐照效应研究、厚试样和粗大析 出物的观察分析以及半导体微器件结构研究。同时， 本实验室样品制备、数据结果处理等附属设备齐全， 为科研实验创造了良好条件。
扫描声学显微镜
声学扫描显微镜(SAM)是一种多功能、 高分辨率的显微成像仪器，兼具电子 显微术高分辨率和声学显微术非破坏 性内部成像的特点, 被广泛的应用在 ○ 物料检测（IQC）、失效分析（ FA）、 质量控制(QC)、质量保证及可靠性 (QA/REL)、研发(R&D)等领域，可以检 测材料内部的晶格结构、杂质颗粒、 内部裂纹、分层缺陷、空洞、气泡、 空隙等，为司法鉴定提供客观公正的 微观依据。
2018/10/10
由于空气对高频声波具有极大的衰减作用，因此声透镜与试件 之间是通过祸合介质来连接的。对藕合介质的要求主要有三:一是对声 波的衰减尽量小。二是声波在其中的传播速度尽量慢，以获得最低的 衍射限制，从而提高分辨率。三是报合介质应具备合适的粘度和湿润 能力。研究结果表明，在常温下，蒸馏水是合适的报合介质，且在测 试时将水温适当升高，声波衰减特性可得到改善。低温藕合介质(液氮、 液氮)有着更优的性能，但受使用条件的限制，目前全世界只有几个大 学实验室能够使用低温藕合介质。 声学显微镜的分辨率主要决定于焦点处的波长，而波长又受制于 声速及声波频率。频率越高，分辨率就越高。另外，扫描声学显微镜 的入射波和反射波都聚焦在样品的同一点上，这使显微镜提高了深度 鉴别能力并有助于消除聚焦外面的反射。在应用电子反差增强技术后， 显微镜的分辨率可提高到稍优于工作波长的水平。当用热水作藕合介 质在2 GHz频率工作时，实用分辨率可达0. 65yAm左右。