扫描电子显微镜SEM-2017复习课程.ppt

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1、扫描电子显微分析ScanningElectronMicroscopy(SEM)胜利孳生了仇恨，因为被征服者不快乐，这也是下一次胜利的种子。AlphaGo为什么使用SEM？SEM的信号？SEM的原理？SEM的电子源的分类？EDS中分析方法有哪几种？你爱，或者不爱课就在这儿不多不少你来，或者不来教室就在这儿不喜不悲你听，或者不听我都在这儿不离不弃但愿，我的努力能让这门课走进你的心里默然相爱寂静欢喜我的课简介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

2、（EPMA）的功能和结构基本相同，但SEM一般不带波谱仪（WDS）。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形貌进行观察和分析。现在SEM都与能谱（EDS）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，已广泛用于材料、冶金、矿物、生物学等领域。历史回顾扫描电镜的概念最早是由德国的Knoll在1935年提出1938年VonArdenne在透射电镜上加了个扫描线圈做出了扫描透射显微镜(STEM).第一台SEM是1942年由Hill制成1955年扫描电

3、镜的研究取得较显著的突破，成像质量有明显提高，并在1959年制成了第一台分辨率为10纳米的扫描电镜。第一台商业制造的扫描电镜是CambridgeScientificInstruments公司在1965年制造的MarkI“Steroscan”。1978年做出了第一台具有可变压强的商业制造的扫描电镜现状目前扫描电镜的发展方向是采用场发射枪的高分辨扫描电镜和可变压强的环境扫描电镜（也称可变压扫描电镜）。目前的高分辨扫描电镜可以达到1-2纳米，部分高端高分辨扫描电镜已具有0.4纳米的分辨率。还可以在扫描电镜里做STEM。现代的环境

4、扫描电镜可在气压为4000Pa时仍保持2纳米的分辨率。主要的SEM制造商:HITACHI,JOEL,FEI,ZEISS日立新发布SU9000场发射（FE）SEM扫描电镜，30kV加速电压下分辨率高达0.4nm分辨率，放大倍数300万。这被认为是目前分辨率最高市售的仪器。问题几种信号？几种常用？几种有用的信号？电子与物质作用电子与物质相互作用电子与固体样品的相互作用相互作用的区域明显随原子序数改变，从低序数的“梨”形到高序数的“半球”形；电子束能量越大，穿过特定的长度后保持的能量越大，穿透的深度越大；根据Rutheford模

5、型，电子在样品中的弹性散射面与其能量的平方成反比。1nm5~50nm100~1000nm500~5000nm背散射电子空间分辨率X射线的分辨率背散射电子特征X射线二次电子俄歇电子连续X射线背散射电子受固体样品散射反射回来的那部分电子，占入射电子的30%左右。由两部分组成，一部分为弹性背散射电子，另一部分为与原子核、核电子发生多次非弹性碰撞而形成的电子。其能量大于50eV，绝大多数背散射电子能量损失小于10%。电子产率η二次电子二次电子是指入射电子轰击出来的核外电子。由于原子核和外层价电子间的结合能很小，当原子的核外电子从入

6、射电子获得了大于相应的结合能的能量后，可脱离原子成为自由电子。如果这种散射过程发生在比较接近样品表层处，那些能量大于材料逸出功的自由电子可从样品表面逸出，变成真空中的自由电子，即二次电子。其中价电子约占90%。二次电子的出射深度：5-50nm，能量多为2-5eV。吸收电子高能电子入射较厚的样品后，部分入射电子与样品中原子核或和核外电子发生多次非弹性散射，能量不断降低，直至耗尽，这部分电子既不能穿透样品，也无力溢出样品，只能留在样品内部，即称为吸收电子。I0=Ia+Ib+Is俄歇电子原子内层电子能级跃迁过程中释放出来的能量传

7、递给核外另一电子并打出，脱离原子变为二次电子，这种二次电子叫做俄歇电子。因每一种原子都有自己特定的壳层能量，所以它们的俄歇电子能量也各有特征值，能量在50-1500eV范围内。俄歇电子是由试样表面极有限的几个原子层中发出的，这说明俄歇电子信号适用与表层化学成分分析。最近十年中，固体表面分析方法获得了迅速的发展，它是目前分析化学领域中最活跃的分支之一。它的发展与催化研究、材料科学和微型电子器件研制等有关领域内迫切需要了解各种固体表面现象密切相关。各种表面分析方法的建立又为这些领域的研究创造了很有利的条件。特征X射线是由高能电

8、子束与原子内层电子发生非弹性散射，把内层电子激发到外层，这时内层电子空缺由外层电子补偿。外层电子跃迁到内层时释放特定能量，大部分这个特定能量以X-ray形式从样品发射出。一些特定能量被原子吸收，激发原子另外外层电子（俄歇电子）以额外的能量发射。阴极荧光可以通过固体的电子能带理论来解释阴极发光现象。这些材