扫描电子显微镜成像特点及样品制备精选PPT.ppt
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1、关于扫描电子显微镜成像特点及样品制备第1页,讲稿共51张,创作于星期二n SEM SEM的特点的特点n SEMSEM成像的物理信号成像的物理信号 n SEMSEM的构造与工作原理的构造与工作原理 n SEMSEM的主要性能的主要性能n SEMSEM像衬度像衬度n SEMSEM样品制备样品制备 第2页,讲稿共51张,创作于星期二 扫描电镜的成像原理,和透射电镜扫描电镜的成像原理,和透射电镜大不相同,它不用什么透镜来进行放大大不相同,它不用什么透镜来进行放大成像,而是象闭路电视系统那样,逐点成像,而是象闭路电视系统那样,逐点逐行扫描成像。逐行扫描成像。第3页,讲稿共51张,创作于星期二特点特点 n
2、仪器分辨本领较高。二次电子像分辨本领可达仪器分辨本领较高。二次电子像分辨本领可达1.0nm(1.0nm(场发射场发射),3.0nm(),3.0nm(钨灯丝钨灯丝);n仪器放大倍数变化范围大(从几倍到几十万倍),仪器放大倍数变化范围大(从几倍到几十万倍),且连续可调;且连续可调;n图像景深大,富有立体感。可直接观察起伏较大图像景深大,富有立体感。可直接观察起伏较大的粗糙表面(如金属和陶瓷的断口等);的粗糙表面(如金属和陶瓷的断口等);n试样制备简单。块状或粉末的试样不加处理或稍试样制备简单。块状或粉末的试样不加处理或稍加处理,就可直接放到加处理,就可直接放到SEMSEM中进行观察中进行观察,比透
3、射电比透射电子显微镜(子显微镜(TEMTEM)的制样简单。)的制样简单。第4页,讲稿共51张,创作于星期二n SEM SEM的特点的特点n SEMSEM成像的物理信号成像的物理信号 n SEMSEM的构造与工作原理的构造与工作原理 n SEMSEM的主要性能的主要性能n SEMSEM像衬度像衬度n SEMSEM样品制备样品制备 第5页,讲稿共51张,创作于星期二背散射电子背散射电子 它是被固体样品中原子反射回来的一部分入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射电子。又分弹性背散射电子和非弹性背散射电子。背散射电子的能量比较高,其约等于入射电子。背散射电
4、子的能量比较高,其约等于入射电子能量子能量 E E0 0。二次电子二次电子 它是被入射电子轰击出来的样品核外电子,又称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,一般小于为次级电子。二次电子的能量比较低,一般小于50eV50eV;第6页,讲稿共51张,创作于星期二吸收电子吸收电子 是随着与样品中原子核或核外电子发生非是随着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的入射电子。降低以致最后被样品所吸收的入射电子。第7页,讲稿共51张,创作于星期二电子在铜中的透射、吸收电子在
5、铜中的透射、吸收和背散射系数的关系和背散射系数的关系 由图知,样品质量厚由图知,样品质量厚度越大,则透射系数越度越大,则透射系数越小,而吸收系数越大;小,而吸收系数越大;样品背散射系数和二次样品背散射系数和二次电子发射系数的和也越电子发射系数的和也越大,但达一定值时保持大,但达一定值时保持定值。定值。透射吸收背散射+二次电子第8页,讲稿共51张,创作于星期二n SEM SEM的特点的特点n SEMSEM成像的物理信号成像的物理信号 n SEMSEM的构造与工作原理的构造与工作原理 n SEMSEM的主要性能的主要性能n SEMSEM像衬度像衬度n SEMSEM样品制备样品制备 第9页,讲稿共5
6、1张,创作于星期二 扫描电镜的构造扫描电镜的构造 由五个系统组成由五个系统组成(1)(1)电子光学系统(镜筒)电子光学系统(镜筒)(2)(2)扫描系统扫描系统(3)(3)信号收集和图像显示系统信号收集和图像显示系统(4)(4)真空系统真空系统(5)(5)电源系统电源系统第10页,讲稿共51张,创作于星期二SEM第11页,讲稿共51张,创作于星期二电子枪发射的电子束经过2-3个电磁透镜聚焦信号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。在样品表面按顺序逐行扫描,激发样品产生各种物理信号:二次电子、背散射电子、吸收电子等。第12页,讲稿共51张,
7、创作于星期二(1)(1)电子光学系统(镜筒)电子光学系统(镜筒)由由电子枪、聚光镜、物镜和样品室电子枪、聚光镜、物镜和样品室 等部等部件组成。件组成。第13页,讲稿共51张,创作于星期二n扫描电镜一般有三个聚光镜:扫描电镜一般有三个聚光镜:q前两个透镜是强透镜,用来缩小电子束光斑前两个透镜是强透镜,用来缩小电子束光斑尺寸。尺寸。q第三个聚光镜是弱透镜,具有较长的焦距,第三个聚光镜是弱透镜,具有较长的焦距,在该透镜下方放置样品可避免磁场对电子轨在该透镜下方放置样品可避免磁场对电子轨迹的干扰。迹的干扰。第14页,讲稿共51张,创作于星期二(2)(2)扫描系统扫描系统 扫描系统由扫描发生器和扫描线圈
8、组成。它扫描系统由扫描发生器和扫描线圈组成。它的作用是:的作用是:1)使入射电子束在样品表面扫描,并使阴极射线显使入射电子束在样品表面扫描,并使阴极射线显像管电子束在荧光屏上作同步扫描;像管电子束在荧光屏上作同步扫描;2)改变入射束在样品表面的扫描幅度,从而改变扫描改变入射束在样品表面的扫描幅度,从而改变扫描像的放大倍数。像的放大倍数。第15页,讲稿共51张,创作于星期二(3)(3)信号收集和图像显示系统信号收集和图像显示系统 扫描电镜应用的物理信号可分为:扫描电镜应用的物理信号可分为:1)1)电子信号,包括二次电子、背散射电子、透射电子信号,包括二次电子、背散射电子、透射电子和吸收电子。吸收
9、电子可直接用电流表测,其他电电子和吸收电子。吸收电子可直接用电流表测,其他电子信号用电子收集器;子信号用电子收集器;2)2)特征特征X X射线信号,用射线信号,用X X射线谱仪检测;射线谱仪检测;第16页,讲稿共51张,创作于星期二n 常见的电子收集器由三部分组成:常见的电子收集器由三部分组成:闪烁体:闪烁体:收集收集电子信号电子信号 ,光导管:光导管:然后成比例地转换成然后成比例地转换成 光光 信号信号,光电倍增管:光电倍增管:经放大后再转换成经放大后再转换成 电信号电信号 输出输出(增益达增益达106),作为,作为扫描像的调制信号。扫描像的调制信号。第17页,讲稿共51张,创作于星期二加偏
10、加偏压压前后的二次前后的二次电电子收集情况子收集情况(a)加偏加偏压压前前 (b)加偏加偏压压后后 收集二次电子时,常在收集器前端栅网上加上收集二次电子时,常在收集器前端栅网上加上+250V+250V偏偏压,使离开样品的二次电子走弯曲轨道,到达收集器,提压,使离开样品的二次电子走弯曲轨道,到达收集器,提高了收集效率高了收集效率即使是在十分粗糙的表面上,包括凹坑底部或突起外的即使是在十分粗糙的表面上,包括凹坑底部或突起外的背面部分,都能得到清晰的图像。背面部分,都能得到清晰的图像。第18页,讲稿共51张,创作于星期二背散射电子能量比较高,受栅网上偏压的影响比较小,背散射电子能量比较高,受栅网上偏
11、压的影响比较小,收集器只能收集直接沿直线到达的电子。收集器只能收集直接沿直线到达的电子。同时,为了挡住二次电子进入收集器,在栅网上加同时,为了挡住二次电子进入收集器,在栅网上加上上-250V-250V的偏压。的偏压。第19页,讲稿共51张,创作于星期二图像显示和记录图像显示和记录 这一系统的作用是将电信号转换为阴极射线显像管这一系统的作用是将电信号转换为阴极射线显像管电子束强度的变化,得到一幅亮度变化的扫描像,同时电子束强度的变化,得到一幅亮度变化的扫描像,同时用照相方式记录下来,或用数字化形式存储于计算机中。用照相方式记录下来,或用数字化形式存储于计算机中。第20页,讲稿共51张,创作于星期
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