矿物材料现代测试技术4电子显微镜

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1、第三部分电子显微分析1武汉理工大学资环学院管俊芳第五章电子显微镜的结构电子显微分析电子显微镜一般由电子光学系统，信号收集及显示系统，真空系统及电源系统组成。2武汉理工大学资环学院管俊芳1电子光学系统（1）电子显微分析第五章电子显微镜的结构电子光学系统由电子枪，电磁透镜，扫描线圈和样品室等部件组成。其作用是用来获得扫描电子束，作为产生物理信号的激发源。为了获得较高的信号强度和图像分辨率，扫描电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径。3武汉理工大学资环学院管俊芳1电子光学系统（2）电子显微分析第五章电子显微镜的结构<1>电子枪：其作用是利用阴极与阳极灯丝间的高压产生高能量的电

2、子束。目前大多数电镜采用热阴极电子枪（钨丝）。其优点是价格便宜，对真空度要求不高，缺点是电子发射效率低，发射源直径较大，在样品表面上的电子束斑直径最小为5-7nm。现在，高等级电镜采用六硼化镧（LaB6）或场发射电子枪，使二次电子像的分辨率达到2nm。但这种电子枪要求很高的真空度，并且价格昂贵。4武汉理工大学资环学院管俊芳1电子光学系统（3）电子显微分析第五章电子显微镜的结构<2>电磁透镜其作用主要是把电子枪的束斑逐渐缩小，是原来直径约为50mm的束斑聚焦成一个只有数nm的细小束斑。其工作原理是电磁聚焦。一般有三组透镜，前两个为强透镜，用来缩小电子束光斑直径。第三个是弱透镜

3、，具有较长的焦距，在该透镜下方放置样品可避免磁场对二次电子轨迹的干扰。5武汉理工大学资环学院管俊芳1电子光学系统（4）电子显微分析第五章电子显微镜的结构<3>扫描线圈其作用是提供入射电子束在样品表面上以及阴极射线管内电子束在荧光屏上的同步扫描信号。扫描线圈是电子显微镜的一个重要组件，它一般放在最后二透镜之间，也有的放在末级透镜的空间内。6武汉理工大学资环学院管俊芳1电子光学系统（5）电子显微分析第五章电子显微镜的结构<4>样品室样品室中主要部件是样品台。可进行三维空间的移动，及倾斜和转动，样品台移动范围一般可达40毫米，倾斜范围：0－50度左右，转动角度：360度。样品室中

4、还要安置各种信号检测器。信号的收集效率和相应检测器的安放位置有很大关系。样品台还可以带有多种附件，例如样品在样品台上加热，冷却或拉伸，可进行动态观察。样品台可放置的最大样品：直径2cm、高度1cm。7武汉理工大学资环学院管俊芳2信号检测放大系统（1）电子显微分析第五章电子显微镜的结构其作用是检测样品在入射电子作用下产生的物理信号，然后经视频放大作为显像系统的调制信号。不同的物理信号需要不同类型的检测系统，大致可分为三类：二次电子检测器，背散射电子检测器和X射线检测器。电子检测器最常用到，它由闪烁体、光导管和光电倍增器组成。8武汉理工大学资环学院管俊芳2信号检测放大系统（2）

5、电子显微分析第五章电子显微镜的结构当信号电子进入闪烁体时将引起电离；离子与自由电子复合时产生可见光。光子沿着光导管传送到光电倍增器进行放大，并转变成电流信号输出；电流信号经视频放大器放大后就成为调制信号。9武汉理工大学资环学院管俊芳3真空系统和电源系统电子显微分析第五章电子显微镜的结构真空系统的作用是为保证电子光学系统正常工作，防止样品污染，提供高的真空度，一般情况下要求保持10-4-10-5mmHg的真空度。电源系统由稳压、稳流及相应的安全保护电路所组成，其作用是提供扫描电镜各部分所需的电源。10武汉理工大学资环学院管俊芳4电子显微镜的放大倍数和分辨率电子显微分析第五章电

6、子显微镜的结构<1>放大倍数（1）若入射电子束在样品表面扫描的幅度为As，在荧光屏阴极射线同步扫描的幅度为Ac，则扫描电镜的放大倍数为:M=Ac/As11武汉理工大学资环学院管俊芳4电子显微镜的放大倍数和分辨率电子显微分析第五章电子显微镜的结构<1>放大倍数(2)由于荧光屏尺寸是固定不变的，因此，放大倍率的变化是通过改变电子束在试样表面的扫描幅度来实现的。如果荧光屏的宽度Ac=100mm，当As=5mm时，放大倍数为20倍。如果减少扫描线圈的电流，电子束在试样上的扫描幅度为Ac=0.05mm，放大倍数可达2000倍。目前商品化的电镜放大倍数可以从20－40倍调节到数十万倍。

7、12武汉理工大学资环学院管俊芳4电子显微镜的放大倍数和分辨率电子显微分析第五章电子显微镜的结构<2>分辨率分辨率是电镜的主要性能指标。对微区成分分析而言，它是指能分析的最小区域；对成像而言，它是指能分辨两点之间的最小距离。分辨率大小由入射电子束直径和检测信号类型共同决定。电子束直径越小，分辨率越高。但由于用于成像的物理信号不同，在样品表面的发射范围也不相同，从而影响其分辨率。例如SE和BE，一般SE像的分辨率约为5-10nm，BE像的分辨率约为50-200nm。13武汉理工大学资环学院管俊芳5样品制备电子显微分析第