扫描电子显微镜

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1、扫描电子显微镜的简称为扫描电镜，英文缩写为SEM（ScanningElectronMicroscope）.SEM与电子探针的功能和结构基本相同，但SEM一般不带波谱仪。它是用细聚焦的电子束轰击样品表面，通过电子与样品相互作用产生的二次电子，背散射电子等对样品表面或断口相貌将行观察和分析。现在SEM都与能谱组合，可以进行成分分析。所以，SEM也是显微结构分析的主要仪器，已经广泛用于材料，冶金，矿物，生物学等领域。扫描电镜结构原理1．扫描电镜的工作原理及特点2．扫描电镜的工作原理与闭路电视系统相似2.扫描电镜的主要结构主要包括有电

2、子光学系统，扫描系统，信号检测放大系统，图像显示和记录系统，电源和真空系统等透射电镜一般由电子光学系统（照明系统），成像放大系统，电源和真空系统三部分组成扫描电镜扫描电镜图像及衬度1.二次电子象2.背散射电子象二次电子象入射电子与样品相互作用后，使样品原子较外层电子电离产生的电子，称二次电子。二次电子能量较低，习惯上把能量小于50ev电子成为二次电子，仅在样品表面5nm-10nm的深度内才能逸出表面，这是二次电子分辨率高的重要原因之一。1.二次电子象二次电子象使表面形貌衬度，它是利对样品表面形貌变化敏感的物理信号作为调节信号得

3、到的一种象衬度。因为二次电子信号的主要来处样品表层5-10NM的深度范围，它的强度与原子序数没有明确的关系，便对微区表面相对于入射电子束的方向却十分敏感，二次电子象分辨率比较高，所以适用于显示形貌衬度。凹凸不平的样品表面所产生的二次电子，用二次电子探针器很容易全部被收集，所以二次电子象无阴影效应，二次电子易受电场和磁场的影响背散射电子像背散射电子像使指入射电子与样品相互作用之后，再次逸出样品表面的高能电子，其能量接近与入射电子能量。背射电子大的产额随样品的原子序数增大而增加，所以背散射电子信号大的的强度与样品的化学组成有关，即

4、与组成样品的各元素平均原子序数有关。背散射电子像背散射电子像的形成，就是因为样品表面上平均原子序数Z大部位而形成较亮的区域，产生较强的背散射电子信号；相反则形成较暗的区域，这样就形成原子序数衬度。放大倍率高分辨率高景深大保真度好样品制备简单2定量分析基本原理试样中A元素的相对含量CA与该元素产生的特征X射线的强度IA成正比。如果在相同的电子探针分析条件下，同样测量试样和已知成分的标样中A元素的同名X射线强度，经过修正计算，就可以得出样品A元素的相对百分含量CA3子探针的仪器构造电子探针的主要组成部分为1电子光学系统2X射线谱仪

5、系统3试样室4电子计算机5扫描显示系统6真空系统等分析方法1.点分析将电子探针固定在试样感兴趣的点上，进行定性或定量分析。该方法用于显微结构的成分分析，例如，对材料晶界，夹杂，析出相，沉淀物，奇异相及非化学计量材料的组成等研究。2，线分析电子束沿一条分析线进行扫描时，能过的元素含量变化的线分布曲线。如果和试样形貌像对照分析，能直观地获得元素在不同相或区域内的分布。3，面分析将电子束在式样表面扫描时，元素在式样表面的分布能在CRT上以亮度分布显示出来（定性分析）扫描电子显微镜原理和应用2.4.1扫描电镜的特点与光学显微镜及透射电

6、镜相比，扫描电镜具有以下特点：(一)能够直接观察样品表面的结构，样品的尺寸可大至120mm×80mm×50mm。(二)样品制备过程简单，不用切成薄片。(三)样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转，因此，可以从各种角度对样品进行观察。(四)景深大，图象富有立体感。扫描电镜的景深较光学显微镜大几百倍，比透射电镜大几十倍。(五)图象的放大范围广，分辨率也比较高。可放大十几倍到几十万倍，它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间，可达3nm。(六)电子束对样品的损伤与污染程度较小。(

7、七)在观察形貌的同时，还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析。2.4.2扫描电镜的结构和工作原理(一)结构1．镜筒镜筒包括电子枪、聚光镜、物镜及扫描系统。其作用是产生很细的电子束(直径约几个nm)，并且使该电子束在样品表面扫描，同时激发出各种信号。2．电子信号的收集与处理系统在样品室中，扫描电子束与样品发生相互作用后产生多种信号，其中包括二次电子、背散射电子、X射线、吸收电子、俄歇(Auger)电子等。在上述信号中，最主要的是二次电子，它是被入射电子所激发出来的样品原子中的外层电子，产生于样品表面以下几nm至几十nm的区域

8、，其产生率主要取决于样品的形貌和成分。通常所说的扫描电镜像指的就是二次电子像，它是研究样品表面形貌的最有用的电子信号。检测二次电子的检测器(图15(2)的探头是一个闪烁体，当电子打到闪烁体上时，1就在其中产生光，这种光被光导管传送到光电倍增管，光信号即被转变成电流信号，再经前