扫描电镜两种常用成像手段简单介绍

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P .S.环境扫描电镜优点

高分辨率，高倍数，大景深 没有高真空的限制 微区成分分析 试样制备较简单



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SEM中三种主要信号
背散射电子 二次电子 X射线
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常用扫描电镜成像手段

二次电子像： 从样品中射出的能量小于50ev的电子
背散射电子像：电子束与样品相互作用，大部分电子在相互 作用区域内消耗所有能量，被样品吸收；有一部分电子能量 损失较少，又从样品中散射出来

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常用扫描电镜成像手段
当栅网上加250V正电压时，可吸引低能的二次电子，得到二次电子像；
当栅网上加50V负电压时，可排斥低能的二次电子，得到背散射电子像。
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二次电子像
二次电子像： 从样品中射出的能量小于50ev的电子 取样深度10nm
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二次电子像
陶瓷烧结体的表面图像
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背散射电子像
1. 形貌衬度 进行形貌分析时，其分辨率比二次电子低。 因为背散射电子是来自一个较大的作用体积。此外，背散射电子能 量较高，它们以直线轨迹逸出样品表面，对于背向检测器的样品表 面，因检测器无法收集到背反射电子，而掩盖了许多有用的细节。 2. 成分衬度 样品中重元素区域在图像上是亮区，而轻元素在图像上是暗区。利 用原子序数造成的衬度变化可以对各种合金进行定性分析。 背反射电子信号强度要比二次电子低的多，所以粗糙表面的原子序 数衬度往往被形貌衬度所掩盖。
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二次电子像VS背散射电子像
二次电子图像 背散射电子图像 锡铅镀层的表面图像
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P .S.环境扫描电镜优点
扫描电镜对潮湿及易挥发样品的分析局限，ESEM的出现刚好解决了这 方面的难题。 ESEM最大优点在于可以改变显微镜样品室的压力、温度及百度文库体成分。
它不仅保留了SEM的全部优点，而且消除了样品室必须是高真空的限 制。潮湿、易挥发和不导电样品在自然状态都可以进行观察，无需进行 任何处理。在气体压力高达5000Pa，温度高达1500℃ ，含有任何气体 种类的多气体环境中，ESEM都可以提供高分辨率的二次电子图片
扫描电镜两种常用成像手段简单介绍
报告人：刘国建
东南大学材料科学与工程学院
扫描电镜发展
早在1935年，德国的Knoll就提出了扫描电镜的工作原理 到1942年，制成了第一台实验室用的扫描电镜，分辨率1μm 1967年，用新型电子枪LaB6 代替W灯丝电子枪 1968年，场发射电子源用于扫描电镜，该电子源的亮度比普通热 钨丝大103-104倍，而电子束径却较小，大大提高分辨率，可达十 分之几纳米
多孔硅的剖面图
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二次电子像
二次电子产额δ与电子束与试样表面法向夹角有关，δ∝1/cosθ。 随着θ角增大，入射电子束作用体积靠近表面层，产生的大量自由电 子离开表层的机会增多 随θ角的增加，总轨迹增长，引起价电子电离的机会增多。
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背散射电子像
背散射电子像：电子束与样品相互作用，大部分电子在相互作用区域内消耗 所有能量，被样品吸收；有一部分电子能量损失较少，又从样品中散射出来 取样深度：1~2um
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扫描电镜组成系统
一、电子光学系统
二、信号收集及显示系统
三、真空系统及电源系统
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扫描电镜电子光学系统

由电子枪，电磁透镜，扫描线圈等组成 用来获得扫描电子束，作为信号的激发源。为获得较高信号强度和图像 分辨率，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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