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电子显微镜的现状及其发展趋势 华南师范大学 梁显鉴 [摘要I本文叙述了透射电子显微镜(TEM)扫描电子显微镜(SEM)及X射线能谱反(ED5)等目前的现状及其发展趋势。 一、透射电子显微镜(TEM) 透射电子显微镜目前的特点是：(1)提高加速电压；(2)多功能分析。其发展趋势是：继续提高加速电压和实现多功能分析自动化。 目前的TEM是提高加速电压，目的是为了提高分辨率。这种高加速电压电子显微镜，称为高压电镜，如日立H一800，其最高加速电压为200kv，品格分辨率可达1．02A； 日本电子公司7EM一2000FX的加速电压也为200kv，品格分辨率为1．4A。最近日本电子公司还制成加速电压为400kv的高压电镜。由于高压电镜电子穿透能力很强，故可直接观察比较厚的试样；又由于高压电子束在试样内扩散较小，空间分辨率较高，这样有利于作电子能量损失谱仪(EEL5)和X射线能谱仪(EDS)分析。在作选区衍射时，球差对选区面积的影响也可以减小。 目前的T EM，为了达到多功能分析，在设计上作了改进。 电子公司的IEM—2000FX，改进了电子光学系统。 在照明系统中，利用五组透镜照明，使电子束在试样上的照明孔径角可以在大范围内变化，利用大孔径角作会聚束衍射时，不必更换极靴，可作高分辨观察。在成像系统中， 利用小透镜组物镜， 当放大率变化时，可以自动调焦；同时，三组中间镜可避免放大率和照相机长度变化时图像相对衍射花样的旋转，晶体取向或错位方向总是与图像对应，因而不需作磁转角修正。为了扩展TEM的功能，TEM带有附件。H一800和IEM一2000FX均带有扫描附件、EEL5和EDS，可以进行扫描方式和扫描透射方式工作，可以检测从B。至U：a范围的元素；此外，还由计算机控制透镜的电压、 电流和合轴， 并备有信息荧光屏，可以显示仪器状态、工作方式、样品位置和操作条件等，这些信息可以存储在计算机中，也可以打印出来。 二、扫描电子显微镜(SEM) 扫描电子显微镜目前的特点是：(1)可以调到低加速电压，在低加速电压下仍然能得到高质量像，试样不需镀膜可直接观察；(2)使用大样品室，硅片不用打碎而直接放入观察； ：3)二次电子像分辨率超过原来平均60A的水平； (4)仪器的操作增加了自动的功能： (5)使用计算机，图像可存储在计算机中，即使扫描电镜不工作，仍然可以处理和记录图像。SEM的发展趋势是；提高分辨率，特别是提高低加速电压下的分辨率，使用计算机扩展功能，实现操作自动化。 扫描电镜在低加速电压下工作的优点是： (1)减少或消除样品的充电效应；(2)增强样品的表面形貌和成分反差；(3)样品的辐照损伤小。由于低加速电压下工作有上述优点，因而对生物、塑料和半导体试样可直接观察。为了适应低加速电压下操作，凡是利用钨丝和L aB o电子枪的扫描电镜都备有0．5kV一3kV或10kV的低压范围，每档增量为100V或200V，以便于加速电压的调整。中国科学院科学仪器厂的KYKY—AMRAYl000B型扫描电镜，其加速电压范围为0—30kV， 低压调节量为100V，可在低加速电压下进行观察和拍照。 大样品室是扫描电镜结构上的一大改进。日立S一570型扫描电镜，样品室有两个位置，供放置大试样和小试样之用，大试样放在物镜极靴的下方，小试样放在物镜磁场内。菲利浦SEM一515，其大样品室可放入6英寸直径的大试样。剑桥盯ERE0SCAN200型和CAMSCAN SERIES4型扫描电镜都有一个大样品室， 可放入2公斤重的试样 目前SEM的分辨率有较大提高)日立S一570型扫描电镜，对大试样的分辨率达50A，对小试样分辨率可到25A。 日立S一800型扫描电镜，使用场发射电子枪，其光斑尺寸小，亮度是钨丝的1000倍，因而分辨率可达20A。日立S一900型扫描电镜，是S一570型和S一800型的混合型，样品室中有两个放试样位置，利用场发射电子枪，小试样二次电子像分资率可达8A。 目前的SEM的一些基本操作都增加了自动的功能，使操作简化。 日立S一570型和S一800型扫描电镜，可以自动调焦，只要开高压，选好放大率和视场，图像在几秒钟内自动清晰，可以拍照；可以自动调节亮度和反差；可以自动消像散。日本电子公司的yEM一840，聚光镜可自动调焦，当调节聚光镜改变束流时，不需重新调焦和消像散，视场中图像保持不动。中国科学院科学仪器厂的KYKY—AMRAYl000B型扫描电镜，可自动聚焦和倾斜补偿；可自动消像散；有视频信号处理系统，具有视频增强、视频压缩、低通滤波和视频选择／混合等四种不同类型的讯号处理功能；有数码显示系统，可作自动字符显示和键盘字符输入，还可用PMS标尺作试样微区测量。