sem与x-ray能量分散元素分析仪器暨eds原理

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1、SEM與X-ray能量分散元素分析儀暨EDS原理Outline:1.Introduction2.基本原理3.SEM構造與功能4.EDS構造與功能5.SEM/EDS分析案例與應用1.Introduction:1-1掃描式電子顯微鏡(ScanningElectronMicroscopy,SEM)是利用電子束成像的原理,來看微觀的世界。其特點是試片製作簡易。空間解析超高(可逼近1nm)，且具有看到物體之立體樣貌的能力<<比較>>1-2能量散佈分析儀(EnergyDispersiveSpectrometer,EDS)主要功能為成分分析。搭配SEM則可量測微小區域的成份。1-3SEM+E

2、DS可分析的範圍:ScanningElectronMicroscope/EnergyDispersiveX-RayMicroAnalyzerA.Model:HITACHIS-3000N./HORIBAEX-220.(In-house:SFA)B.EquipmentCapability:SEM1)AnalysisType:SE,BSE2)ImageResolution:3.0nm(SE),4.0nm(BSE)3)SpecimenChamber:150mm.4)ImageMagnification:x15-x300000.5)SpecimenTile/Rotation:-20-+9

3、0o./360o.6)AccelerationVoltage:0.3-30KV.7)AnalysisCapability:HighMag.&ResolutionInspectionforEachTypesofcomponents,PCB&SolderMaterials.EDS1)MinimunAnalysisZone:1umx1um2)QuantityAnalysisTolerance:±0.5wt%3)AnalyzerType:QualitativeAnalysis,QuantitativeAnalysis,SpectrumComparison4)CompositionAna

4、lysis&MappingType:SpotAnalysis,LineScan,SmartMap5)AnalysisCapability:ElementAnalysis,AnalysisRange:B(z=5)toU(z=92)1-4目前SFA-Lab所使用的SEM/EDS設備介紹:2-1入射電子與試片之交互作用:當電子束與試片發生碰撞時，電子與試片的交互作用將可能產生多種不同的訊號。這些訊號主要包含有:2.基本理論:穿透電子：當試片受電子撞擊時，如果試片為一薄膜，則入射電子將有機會直接穿透試片本身，此即所謂的穿透電子(Transmittedelectrons)。二次電子：當試

5、片受電子撞擊時，若試片內的電子被擊出，則被擊出的電子即是二次電子(Secondaryelectrons)背向散射電子：當入射電子直接撞擊試片中的原子核時，由於電子與原子核質量相差過大，入射電子會被反彈或偏折。反彈出來的電子即為背向散射電子歐傑電子：能量亦可能轉嫁給相同軌域或更外層軌域的電子。因獲此能量而又被釋出的電子，即稱為歐傑電子(Augerelectrons)。X-ray:在這兩不同能階躍遷的過程，電子會釋放一種具特定波長之X-ray，此X-ray一般則稱為特徵X-ray。在分析上，特徵X-ray則可用以分析元素成分。1.WhywecangetSEMpicture?When

6、primaryelectronhitthesurfaceofthedevicewillinducesecondaryelectronscattered.UsedetectorCollectthesecondaryelectron,andthen,wecangetImage.2.Whywecangetblack/gray/whiteimageintheSEMpicture?Therelationshipbetweenthescatteredsecondaryelectronandimageisaccordingtothematerialdensity/thickness/roug

7、hness.DifferentenergyofsecondaryElectrondecidethebrightness/darknessofSEMimage.掃描式電子顯微鏡主要構造大體可分為顯微鏡本體、真空抽氣裝置、電子控制系統三大部份。當在真空中時電子由電子槍射出而行成一電子束，由此電子槍所發射出來的電子束，經過電子透鏡系統，行程一直徑細小的電子探束而照射在試樣表面上。試樣受到電子束照射，即自試樣表面發生二次電子、反射電子、吸收電子、穿透電子、陰極螢光及X射線等各種量子。這些量子的發生率