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第三章 扫描电子显微镜 TEM，OM， SEM只用磁透镜来聚焦电子束，样品表面扫描时激发表 面和近表层的某些（新的）物理信号来调制成像。 SEM的使用范围比TEM宽。 1942年剑桥大学Mullan(马伦) 。1μm，10?以下 一、高速电子与固体样品的相互作用 聚焦很细的高速电子束在样品的表面扫描激发出各种物理信号，通过收集这些信号来进行显微分析。 1. 二次电子（SE） 2. 背散射电子 指入射电子经过多次非弹性散射而丧失能量，被样品吸收的电子。如果收集样品到地的电流，则可得到电流像。 入射电流：IP=IS + IB + IA + IT 吸收电流： IA=IP－（IS + IB） 当样品很薄时，入射电子的一部分会穿透样品。可在样品的下方收集电子成像。 6. 特征X-ray 是原子的内层电子受到入射电子轰击以后，在能级跃迁过程中释放的具有特征波长和能量的X-ray。 当内层电子激发或电离，使电子壳层出现空位，这时原子处于受激态或高能态，这种不稳定态有去激的要求，会发生电子跃迁，外层电子跃入内层填补这一空位。填补过程终始态的能量差为ΔE，如果以一定能量的X-ray释放，则称为特征辐射。 7. 阴极荧光 半导体，磷光体在高能电子作用下发射的可见光信号，可用来表征发光物质的特征性质。 二、 SEM的构造和原理 1. 电子光学系统: 镜筒部分，包括:电子枪、磁透镜、光栏、样品室 样品表面的扫描电子束直径为dp，电子源直径为dc， 电子光学系统缩小的倍数为 M=dp/dc。 在CL2和OL之间的一对偏转线圈，其作用是： ①控制电子束在样品的表面扫描，并且与显示器的阴极中的扫描线圈共用一个信号发生器，以保证两种扫描的同步，使样品上信号强度的差异也逐点同步地反映到显示器荧光屏上。 ②改变扫描范围（幅度），以得到不同的放大倍数，因为显示器的荧光屏的面积是不变的，这样在样品表面扫描范围的变化就导致了不同的放大倍率。 三类： 电子检测器：闪烁体来检测SE，BE， 阴极荧光检测器：光导管和光电倍增管组成。 X-ray检测器：硅锂探头，流气正比计数管 4. 显示系统显示扫描图象，照相记录 5. 真空系统：由油扩散泵，机械泵，二级泵系统组成。真空度可达10-5mmHg。在这里真空系统的作用与在TEM中是一样的 6. 电源系统由稳压、稳流及相应的安全保护电路组成。 三、SEM成像 SE 高速电子在样品的表面轰击出SE，由于σSE与θ有正相关性，所以试样的棱边，尖峰等处产生的二次电子较多，相应的二次电子像较亮；而平台，凹坑处的二次电子较少，相应的像较暗。从样品表面出射的二次电子动能小，几乎所有方向的二次电子都可被检测器的收集极吸引。所以SE像是无影像。 BE 背散射电子的衬度既有形貌的因素，又有元素的因素，由于背散射电子的能量高，只有面向探测器的试样表面发射出来的背散射电子被探测器接收；而背向探测器的背散射电子不能进入探测器，所以有阴影效应。 闪烁计数器，包括闪烁体，光导管和光电倍增器。核心是闪烁体 1.） 放大倍率： 1000条扫描线组成。 若两处区域的面积分别是S像，S物则放大倍数 2.） 分辨率 3.）景深： 　　　 SEM的景深大，富有立体感，这是由于扫描电子束发散度β很小所致。 　　 Ff=do/tanβ≈do/β 式中　do为扫描像分辨率　Ff为景深，β为电子束发散度 ４.）样品适应性 5.）综合分析能力强，可以方便地配置多种功能附件 三种显微镜的性能、结构、特点比较。 　 名称　　　　　OM　　　　　　　　 TEM　　　　　　　 SEM 照明源　　　　　　　光　　　　　　　　　电子　　　　　　　电子 会聚透镜　　　　　玻璃透镜　　　　　　电磁透镜　　　　　　电磁透镜 工作环境　　　　　　空气　　　　　　　　真空　　　　　　　　真空 成像方式