扫面电镜原理课件.ppt

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1、田国辉电子显微镜介绍1显微镜的发明发现的各种细胞雨水中的微生物列文·虎克自制的显微镜（300×）图7-1显微镜的发明237.1电子显微镜发展历史1873年Abbe和Helmholfz分别提出解像力（分辨被摄原物细节的能力）与照射光的波长成反比。奠定了显微镜的理论基础。1897年J.J.Thmson发现电子1924年LouisdeBroglie（法国物理学家，1929年诺贝尔物理奖得主）提出电子本身具有波动的物理特性，进一步提供电子显微镜的理论基础。1926年Busch发现电子可像光线经过玻璃透镜偏折一般，由电磁场的改变而偏折。1931年德国物

2、理学家Ruska首先发展出穿透式电子显微镜原型机。1937年首部商业原型机制造成功（MetropolitanVickers牌）。1938年第一部扫描电子显微镜由VonArdenne发展成功。4TheNobelPrizeinPhysics1986"forhisfundamentalworkinelectronoptics,andforthedesignofthefirstelectronmicroscope”“fortheirdesignofthescanningtunnelingmicroscope"ErnstRuska(1906-1988)

3、GerdBinnig(1947-)HeinrichRohrer(1933-)5一束电子经过一系列电磁透镜聚焦后，照射在被观察区域上，电子束与该区域上物质相互作用（或扫描）产生多种电子信号，这些电子信号被不同检测器检测，变成所需要电信号，通过电子学方法（放大、扫描、成像），最终在CRT上得到一幅与原物一样的放大像。7.2电子显微镜的基本工作原理6样　　品入射电子Auger电子阴极发光背散射电子二次电子X-射线透射电子一束细聚焦的电子束轰击试样表面时，入射电子与试样的原子核和核外电子将产生弹性或非弹性散射作用，并激发出反映试样形貌、结构和组成的各

4、种信息，有：二次电子、背散射电子、特征X射线、俄歇电子、透射电子等。7.3电子显微镜的成像信号种类图7-3电子与物质作用时产生的信号7从图中可以看出，俄歇电子的穿透深度最小，一般穿透深度小于1nm，二次电子小于10nm。图7-4入射电子产生的各种信息的深度和广度范围81二次电子当入射电子束照射样品时，样品中原子的外层电子受到入射电子激发而发射到样品外的电子。特点:（1）在它们逸出样品前，受到样品本身的散射，能量有一定损失，其能量范围为0～50eV。（2）空间分辨率高，产生二次电子的区域比较小（几十埃至上百埃）。（3）对样品表面形貌敏感，二次电

5、子的产率与样品及样品表面状态有关，所以，它是研究物体表面形态信息的有力工具。（4）信号收集效率高。（5）SEM的图像主要由二次电子提供，二次电子提供的图像叫二次电子像。92背散射电子当入射电子束照射样品时，入射电子在样品中受到原子核的卢瑟福散射而成大角度散射出样品的电子。特点：（1）能量损失小，其能量值接近入射电子能量值。（2）因为入射电子在样品深处被反射出样品，所以产生范围比较大（0.1～1μm）。（3）被散射电子形成的像不但与样品的原子序数有关，而且与样品表面状态有关，所以，它反映样品更深层次的信息（加速电压≥5KV），它也是SEM的主要

6、信号，它与二次电子信号构成混合信号，它的存在使SEM的图像立体感更强，图像更生动。（4）可以利用电子衍射信息，研究物质的形貌和结晶学特性。103透射电子当入射电子束入射样品后，有一部分电子穿过样品，这部分电子叫透射电子。特点：（1）在样品下方安装一个可调衬度光阑的检测器，则可以得到透射扫描电子像。（2）TEM就是靠接受这部分电子形成透射像，它可以研究物质的结构。（3）TEM可以带扫描装置，表示为TSEM；反之，扫描电镜也可以带透射装置，表示为STEM。4特征X射线当高速电子能量大到一定程度（靶材料产生X射线的临界值）后，可以把靶面材料原子结构

7、中内层电子撞击出去，材料内层电子形成空位，外层电子向空位跃迁会辐射x射线。由于不同原子具有不同的电子结构，原子内不同电子轨道间的跃迁能级之差各不相同，因此产生的X射线的频率（或波长）和强度均带有各自原子结构的印记特征，称其为特征X射线。11第8章扫描电子显微镜(scanningelectronmicroscope,SEM)128.1SEM的信号扫描电子显微镜正是根据上述不同信息产生的机理，采用不同的信息检测器，使选择检测得以实现。如对二次电子、背散射电子的采集，可得到有关物质微观形貌的信息;对x射线的采集，可得到物质化学成分的信息。正因如此，

8、根据不同需求，可制造出功能配置不同的扫描电子显微镜。图8-1HitachiS-4800扫描电子显微镜138.2基本工作原理扫描电子显微镜的制造是依据电子与物质的相互