第1扫描电镜讲解ppt课件.ppt

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1、扫描电镜ScanningElectronMicroscopeSEM1.SEM的特点和工作原理◆1965年第一台商用SEM问世;◆SEM能弥补透射电镜样品制备要求很高的缺点;◆景深大;◆放大倍数连续调节范围大;◆分辨本领比较高；◆样品制备非常方便◆可直接观察大块试样◆固体材料样品表面和界面分析◆适合于观察比较粗糙的表面：材料断口和显微组织三维形态扫描电镜的特点1.成像立体感强2.放大倍数变化范围大3.分辨率高4.对样品的辐射损伤轻、污染小5.对观察的样品具有广泛的适应性6.可进行多种功能的分析7.可以通过电子学方法有效地控制和改善图

2、像的质量8.可使用加热、冷却和拉伸等样品台进行动态试验，观察在不同环境条件下的相变及形态变化等。扫描电镜的工作原理扫描电镜的工作原理是由电子枪发射出来的电子束（直径约50μm）在加速电压的作用下经过磁透镜系统会聚，形成直径为5nm的电子束，聚焦在样品表面上。在第二聚光镜和物镜之间的偏转线圈的作用下，电子束在样品上做光栅状扫描，电子和样品相互作用，产生信号电子。这些信号电子经探测器收集并转换为光子，再通过电信号放大器加以放大处理，最终成像在显示系统上。扫描电镜能完成：表（界）面形貌分析；配置各种附件，做表面成分分析及表层晶体学位向分析等。扫描电

3、镜的成像原理，和透射电镜大不相同，它不是采用电磁透镜来进行放大成像，而是象闭路电视系统那样，逐点逐行扫描成像。由三极电子枪发射出来的电子束，在加速电压作用下，经过2-3个电子透镜聚焦后，在样品表面按顺序逐行进行扫描，激发样品产生各种物理信号，如二次电子、背散射电子、吸收电子、透射电子、X射线、俄歇电子等。这些物理信号的强度随样品表面特征而变。它们分别被相应的收集器接受，经放大器按顺序、成比例地放大后，送到显像管。供给电子光学系统使电子束偏向的扫描线圈的电源也是供给阴极射线显像管的扫描线圈的电源，此电源发出的锯齿波信号同时控制两束电子束作同步扫

4、描。因此，样品上电子束的位置与显像管荧光屏上电子束的位置是一一对应的。2.扫描电镜成像的物理信号扫描电镜成像所用的物理信号是电子束轰击固体样品而激发产生的。具有一定能量的电子，当电子束入射固体样品时，将与样品内原子核和核外电子发生弹性和非弹性散射过程，激发固体样品产生多种物理信号。特征X射线背散射电子它是被固体样品中原子反射回来的一部分入射电子。又分弹性背散射电子和非弹性背散射电子，前者是指只受到原子核单次或很少几次大角度弹性散射后即被反射回来的入射电子，能量没有发生变化；后者主要是指受样品原子核外电子多次非弹性散射而反射回来的电子。背散射电

5、子来自样品表层几百纳米的深度范围。由于它的产额能随样品原子序数增大而增多。所以不仅能用作形貌分析，而且可以用来显示原子序数衬度，定性地用作成分分析。二次电子它是被入射电子轰击出来的样品核外电子，又称为次级电子。二次电子的能量比较低，一般小于50eV；背散射电子的能量比较高，其约等于入射电子能量E0。在样品上方装一个电子检测器来检测不同能量的电子，结果如下图所示。电子能谱二次电子一般都是在表层5一10nm深度范围内发射出来的，它对样品的表面形貌十分敏感，因此，能非常有效地显示样品的表面形貌。二次电子的产额和原子序数之间没有明显的依赖关系，所

6、以不能用来进行成分分析。(a)-二次电子像(b)背散射像吸收电子随着入射电子与样品中原子核或核外电子发生非弹性散射次数的增多，其能量和活动能力不断降低,以致最后被样品所吸收，这部分入射电子被称为吸收电子。透射电子它是入射束的电子透过样品而得到的电子。它仅仅取决于样品微区的成分、厚度、晶体结构及位向等。样品质量厚度越大，则透射系数越小，而吸收系数越大；样品背散射系数和二次电子发射系数的和也越大，但达一定值时保持定值。样品本身要保持电平衡，这些电子信号必须满足以下关系：ip=ib+is+ia+it式中：ip是入射电子强度；ib是背散射

7、电子强度；is是二次电子强度；ia是吸收电子强度；it是透射电子强度。将上式两边同除以ip，得η+δ+a+T=1式中：η=ib/ip，为背散射系数；δ=is/ip，为二次电子发射系数；a=ia/ip，为吸收系数；T=it/ip，为透射系数。特征X射线特征X射线是原子的内层电子受到激发之后，在能级跃迁过程中直接释放的具有特征能量和波长的一种电磁波辐射。俄歇电子如果原子内层电子能级跃迁过程所释放的能量，仍大于包括空位层在内的邻近或较外层的电子临界电离激发能，则有可能引起原子再一次电离，发射具有特征能量的俄歇电子。3.扫描

8、电镜的构造扫描电镜由六个系统组成(1)电子光学系统（镜筒）(2)扫描系统(3)信号收集系统(4)图像显示和记录系统(5)真空系统(6)电源系统(1)电子光