扫描电镜原理及操作.pdf

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1、2015/6/20扫描电子显微镜基本原理及使用技术一、扫描电子显微镜的原理和结构1、成像原理2、扫描电镜的结构扫描电子显微镜基本原理及使用技术3、扫描电镜的特点4、电子与样品的相互作用赵岩二、扫描电子显微镜的实践上海海洋大学水产与生命学院1、扫描电子显微镜的一般操作2、扫描电子显微镜图像的缺陷3、观察条件的确定昆虫学研究中的应用1、扫描电子显微镜的结构和原理扫描电镜的基本原理：利用极狭窄的电子束去扫描样品，即电子束在样品不同倍率的果蝇SEM像上作光栅运动。电子束与样品作用将会产生各种效应，主要是样品的二次电子发射。。二次电子会产生样品表面放大的形貌像，这个像是在样品被扫描时建立起来的

2、。即：使用逐点成像的方法获得放大的像。二次电子的产生二次电子的发射是由于入射电子碰撞样品的核外电子，核外电子获得能量脱离原子而成为二次电子。二次电子只产生于入射电子的散射区域，这个散射区域呈“泪滴”状。12015/6/20二次电子的产生小结二次电子的产生额（产生数量）随入射角的变化二次电子所形成的像（二次电子像）：而变化。对于给定的电子束，二次电子发射率主要取反映了样品表面的形貌。决于电子束的入射角：1二次电子像每一点的相对亮度：cos取决于样品对应点的二次电子发射率，η为二次电子发射率；θ为电子束入射角。每点的二次电子发射率：当样品表面是凹凸不平时，入射角不断改变，二次电子的

3、产生额取决于电子束加速电压，束流，电子束的入射角（即也随之而变化，二次电子像的亮度也随着样品的表面形貌而变化。入射束与样品表面法线间的夹角）和样品原子序数。二次电子像能反映样品表面的形貌：实际像与日常照片中的负片相似。小结小结扫描电镜二次电子像的放大倍率：由屏上图像的大小扫描电镜像的分辨本领：取决于一些因素，其中与电子束在样品上扫描区域的大小的比例决定：最主要的是：1、电子束斑的直径。像的大小2、电子枪亮度，样品的性质，相互作用的方式以及扫描M（屏上图像的倍率）扫描区域的大小速度和像的线数。目前商品扫描电镜分辨率一般达到50-60埃，使用场发射电子枪可达约10埃。显微镜成像原理2、

4、扫描电镜的结构22015/6/202、扫描电镜的结构扫描电镜的主要由三大部分组成：1、电子光学系统2、成像系统3、真空系统2、扫描电镜的结构（一）电子光学系统:可称为镜筒，它的外观与透射电镜的镜筒相似，实际上相当于透射电镜的照明系统(它不需要成像系统)，它是由：电子枪、几个磁透镜、扫描线圈以及样品室组成。2、扫描电镜的结构2、扫描电镜的结构物镜装备：有可动光栏；消散器、带有扫描电路的扫描电镜的电子枪与透射电镜的电子枪基本相同，偏转线圈；其中偏转线圈通以锯齿波的电流，产生的磁场加速电压较低，一般在40kV以下。作用于电子束使它在样品上扫描。扫描的区域、扫描比率磁透镜一般有三个：第一、二

5、聚光镜和物镜，和每厘米的扫描线数都可以选择。作用与透射电镜的聚光镜相同:缩小电子束的直径，把来带有扫描电路的偏转线圈同时输送锯齿波电流给显示自电子枪的约30微米大小的电子束经过第一、二聚光镜和部分的显像管（CRT）的偏转线圈，镜筒的电子束与显像管物镜的作用，缩小成直径约为几十埃的狭窄电子束。的电子束严格同步。32015/6/202、扫描电镜的结构2、扫描电镜的结构（二）扫描电镜的真空系统由机械泵、扩散泵、检测系统、管道及阀门等组成。样品室位于镜筒的底部，样品放于样品台上，样品台带有使样品移动（前后，左右，上下）、倾斜和旋转的控制杆。与透射电镜同样的理由，镜筒也是被真空系统排气至高真空

6、，一般为10-5乇真空度。与透射电镜一样，扫描电镜的镜简也有一套合轴调整装置，相对比较简单。2、扫描电镜的结构2、扫描电镜的结构（三）成像系统：包括信号的收集、放大、处理、显示与记录部分。信号的收集器：用于把闪烁片产生的光信号送真空系统安装部位到它后面的光电倍增管。在光电倍增管的后面是前置放大器和视频放大器，最后接到显像管的栅极。2、扫描电镜的结构2、扫描电镜的结构显示和记录部分：样品上被扫描的区域与显像管的屏是点点对应的。信号的收集器部分在样品上任何一点上的二次电子发射的强度的任何变化将表现为在屏上对应点的亮度的变化。用这种方法就如电视机屏上的像一样，一点一点，一线一线地组成了像。

7、这个像可以在观察显像管的屏上观察，也可以把照相显像管屏上的像拍摄记录下来。42015/6/20为了完成聚散、消散以及放大率，视野和加速电压的选择以及反2、扫描电镜的结构差与亮度的调节，需要一系列的电路以及相应的调节旋钮。扫描电镜的镜简显示单元光电倍增管两个显像管和照相机一系列的电路以及相应的调节旋钮场扫描电镜的技术指标一、扫描电子显微镜的结构和原理3、扫描电子显微镜的特点3、扫描电子显微镜的特点3、扫描电子显微镜的特点(2)扫描电镜具有很大的焦深——具有一