材料分析方法 第3版 教学课件 作者 周玉 第13章.pptVIP

第二篇 材料电子显微分析 第八章 电子光学基础 第九章 透射电子显微镜 第十章 电子衍射 第十一章 晶体薄膜衍衬成像分析 第十二章 高分辨透射电子显微术 第十三章 扫描电子显微镜 第十四章 电子背散射衍射分析技术 第十五章 电子探针显微分析 第十六章 其他显微结构分析方法 第十三章 扫描电子显微镜 扫描电子显微镜的成像原理与透射电镜完全不同， 不是利用电磁透镜聚焦成像， 而是利用细聚焦电子束在样品表面扫描，用探测器接收被激发的各种物理信号调制成像 目前，扫描电子显微镜二次电子像的分辨率已优于 3nm，高性能的场发射枪扫描电子显微镜的分辨率已达到 1nm 左右，相应的放大倍数可高达30万倍 与光学显微镜相比， 扫描电子显微镜不仅图像分辨率高，而且景深大，因此在断口分析方面显示出十分明显的优势 扫描电子显微镜开始发展于20世纪 60年代，随其性能不断提高和功能逐渐完善， 目前在一台扫描电镜上可同时实现组织形貌、微区成分和晶体结构的同位分析， 现已成为材料科学等研究领域不可缺少的分析工具 第十三章 扫描电子显微镜 本章主要内容 第一节 电子束与固体样品作用时产 生的信号 第二节 扫描电子显微镜的构造和工 作原理 第三节 扫描电子显微镜的主要性能 第四节 表面形貌衬度原理及其应用 第五节 原子序数衬度原理及其应用 第一节 电子束与样品相互作用产生的信号 样品对入射电子束的作用主要是散射，其中包括弹性散 射和非弹性散射。这一过程产生的信号主要有，背散射电子、 吸收电子和透射电子，还有韧致辐射(连续X射线) 入射电子对样品的作用主要是原子电离，这一作用产生的信 号主要有，二次电子、特 征 X射线和俄歇电子，此 外还有阴极荧光等信号 以下将分别介绍各种物理 信号及其特点，以及所反 映的样品性质和用途 图13-1 所示为电子束与样 品作用产生的主要信号 第一节 电子束与样品相互作用产生的信号 一、背散射电子 被样品原子散射，散射角大于90?而散射到样品表面以外 的一部分入射电子称为背散射电子， 包括弹性背散射电子和 非弹性散射背散射电子 产生于样品表层几百纳米的深度范围 能量范围较宽，从几十到几万电子伏特 产额随样品平均原子序数增大而增大， 所以背散射电子像的 衬度可反映对应样品位置的平均原子序数 背散射电子像主要用于定性分析材料的成分分布和显示相的 形状和分布 第一节 电子束与样品相互作用产生的信号 二、吸收电子 入射电子进入样品后，经多次非弹性散射使其能量消耗 殆尽，最后被样品吸收，这部分入射电子称吸收电子 产生于样品表层约1微米的深度范围 产额随样品平均原子序数增大而减小。因为，在入射电子束 强度一定的情况下，对应背散射电子产额大的区域吸收电子 就少，所以吸收电子像也可提供原子序数衬度 吸收电子像主要也用于定性分析材料的成分分布和显示相的 形状和分布 第一节 电子束与样品相互作用产生的信号 三、透射电子 若入射电子能量很高，且样品很薄，则会有一部分电子 穿过样品，这部分入射电子称透射电子 透射电子中除了能量和入射电子相当的弹性散射电子外，还 有不同能量损失的非弹性散射电子，其中有些电子的能量损 失具有特征值，称为特征能量损失电子 特征能量损失电子的能量与样品中元素的原子序数有对应关 系，其强度随对应元素的含量增大而增大 利用电子能量损失谱仪接收特征能量损失电子信号，可进行 微区成分的定性和定量分析 第一节 电子束与样品相互作