扫描电子显微学基础

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1、扫描电子显微学基础扫描电子显微学基本概念扫描电镜的结构和原理参赛选手：*****带电粒子束显微镜分类带电粒子束显微镜电子显微镜ElectronMicroscope离子显微镜IonMicroscope扫描电子显微镜ScanningElectronMicroscope(SEM)透射电子显微镜TransmissionElectronMicroscope(TEM)双束显微镜FocusedIonBeam(FIB)-SEM多束显微镜MultibeamIonMicroscope热发射式(W/LaB6)场发射式(热场/冷场)热发射式(W/LaB6)场发射式(热场/冷场)镓离子束+电

2、子束镓离子束+氦离子束+氖离子束2扫描电子显微镜ScanningElectronMicroscope（SEM）扫描电子显微镜（SEM）：是一种利用高能聚焦电子束扫描样品表面从而获得样品信息的电子显微镜。使用电子束为照明源应用电子光学原理利用电子和物质作用所产生的信息进行成像电子束在样品表面进行扫描3扫描电镜的特点WhyUsingSEM？高分辨率。有较高的放大倍数。景深长，视野大，成像富有立体感。试样制备简单。配备EDS，EBSD，STEM等装置，可以同时进行显微组织形貌的观察及成分和晶体微观结构的分析。4分辨率ResolutionThesmallestdistanc

3、ebetweentwopointsthatcanbedistinguished.LM400nm200nmSEM0.007nm1.0nmTEM0.0025nm0.2nm5放大倍数MagnificationLMLS6景深DepthofFocus7景深DepthofFocusAtsomedistanceD/2aboveandbelowthefocusplane,theimagewillappeartobeinacceptablysharpfocus,andsothisdistanceiscalled“thedepthoffocus”.Thedepthoffocusisde

4、terminedbytheaperturediameterA,andtheworkingdistanceW.8扫描电镜的主要组成部分TheMainComponentsofSEM真空系统电子光学系统信号探测系统计算机控制系统9电子光学系统ElectronOpticalSystem电子枪（Electrongun）电磁透镜（Electro-magneticlens）物镜光阑（Objectivelensaperture）扫描线圈（Scanningcoil）1223410电子枪ElectronGunI.ThermionicEmissionElectronGun(热发射式电子枪

5、):1.TungstenWire–钨丝2.LaB6(LanthanumHexaboride)-六硼化镧W11热发射ThermionicEmission12热发射电子枪ThermionicEmissionGun13II.FieldEmissionElectronGun(场发射式电子枪):1.ColdFieldEmission(CFE)-冷场发射2.ThermalFieldEmission(TFE)–热场（肖特基Schottky式）发射电子枪ElectronGun14冷场发射ColdFieldEmission15热场发射ThermalFieldEmission16肖特基

6、场发射电子源SchottkyFieldEmitter17电子源性能比较（ElectronSourcePerformanceComparison）发射器类型热灯丝热灯丝冷场发射肖特基场发射阴极材料钨六硼化镧钨(310)氧化锆/钨(100)工作温度[K]280019003001800阴极寿命[h]200>500>2000>2000阴极半径[nm]6000010000≤100≤1000有效半径[nm]1500050002.515发射电流密度[A/cm2]330170005300总发射电流[μA]200805200正常亮度[A/cm2.sr.kV]1.1041.1052.1

7、071.107最大探针电流[nA]100010005200枪口能量扩展度[eV]1.5-2.51.3-2.50.3-0.70.35-0.7束流噪音[%]115-101发射电流漂移[%/h]0.10.25<0.5工作真空[hPa]≤1.10-5≤1.10-6≤1.10-10≤1.10-8对外界影响敏感度最小最小高低阴极除气无要求无要求每6-8个小时无要求18电磁透镜ElectroMagneticLens19电磁透镜ElectroMagneticLens电磁透镜的主要作用是将电子枪的束流逐渐汇聚，使原来直径约为50μm的束斑缩小成一个只有1nm左右的细小束斑。电磁透