7、SEM－2011.1.pptVIP

概 述 光学显微镜可以分辨微米范围（10-6m）的物体；电子显微镜和扫描探针显微镜可以分辨纳米 （10-9m）的物体。 光学显微镜使用可见光作光源，用玻璃透镜来聚焦光和放大图像。光学显微镜极限分辨本领为200nm。 Axioplan 2 imaging Stemi DV4 实体显微镜 AXIOLAB荧光/相差/照相显微镜 Axiotech100三维立体显微镜 Sirion场发射扫描电子显微镜 透射电镜（TEM） 电子显微分析方法 扫描电子显微镜(SEM)可简称扫描电镜 电子探针X射线显微分析仪简称电子探针(EPA或EPMA) 透射电子显微镜(TEM)可简称透射电镜 电子激发电子能谱(XAES或AES) 对于光学显微镜，N.A的值均小于1，油浸透镜也只有1.5-1.6，而可见光的波长有限，因此，光学显微镜的分辨本领不能再次提高。 提高透镜的分辨本领：增大数值孔径是困难的和有限的，唯有寻找比可见光波长更短的光线才能解决这个问题。 作用区的形状、大小主要取决于作用区内样品物质元素的原子序数、入射电子的能量和样品的倾斜角效应。 （1）原子序数的影响 当入射电子束能量一定，相互作用区的形状主要与样品物质的原子序数有关。 弹性散射截面正比于照射样品的原子序数，即 2. 扫描电镜的工作原理及特点 扫描电镜采用的是逐点成像的图像分解法，与电视技术相似。 SEM（Scan electron microscope） 样品上被扫描区域的宽度不仅决定于电子 束的偏转角度，也与样品离末光阑的位置 或工作距离有关。 每一级透镜上装有光阑，一、二级透镜为固定光阑，主要是为了挡掉一部分无用的电子，防止对电子光学系统的污染。 物镜光阑不仅有固定光阑相同的作用外，还具有将入射电子限制在相当小的张角内的作用，从而可以减少球差的影响，一般张角为10-3rad。 Ⅲ、光阑 SEM中物镜光阑一般为可移动式，也称为可动光阑，其上有四个不同尺寸的光阑孔（φ100，200 300，400μm），通过选择不同的孔径，以提高电子束流强度或增大景深，从而改变图像的质量。  扫描系统是扫描电镜的特殊部件，它由扫描发生器和扫描线圈，放大倍率变化器组成。作用：A. 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；B. 改变入射束在样品表面的扫描振幅，从而改 变扫描像的放大倍数。 （2） 扫描系统 扫描电镜图像的放大倍率变化也是由扫描系统来实现。若显示图像的CRT宽度为b，样品上被扫描区域宽度为B，则放大倍率M=b/B。 b是定值，改变样品上扫描区域的宽度B就改变了放大倍数，而样品上被扫描区域的宽度取决于电子束扫描时的偏转角，偏转角的大小又取决于加到扫描线圈上的电流的大小。 扫描电镜的放大倍数基本取决于显像管扫描线圈电流与镜筒中扫描线圈电流强度之比。 注意 电子束作用下固体样品发射的信号 电子能量分布图 SE的特征： A、取样深度较浅，一般约为10nm； B、其产额与入射束相对于样品表面的入射角θ， C、SE产额对样品成分的变化相当不敏感。 SE是研究样品表面形貌最为有用的工具。 二次电子率δ和背散射电子产率η随原子序数的变化 3、吸收电子（AE) 入射电子进入样品中，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降低以致最后被样品所吸收的入射电子。 假如入射电子束照射一个足够厚度（μm数量级）没有透射电子产生的样品，那么： 对于一个多元素的平试样，当入射电流强度I0一定，则Is一定（仅与形貌有关），那么吸收电流Ia与背散射电流Ib存在互补关系，即产生背射电子较多部位吸收电子数量就少，因此吸收电子的产额同背散射电子一样与样品微区的原子序数相关。若用吸收电子成像，可定性地得到原子序数不同的元素在样品各微区的分布图，但图像的衬度与背散射像黑白相反。 4、透射电子(TE) 入射束的电子透过样品而得到的电子。其强度仅取决于样品微区的成分、厚度、晶体结构及晶向等。 在SEM、TEM中利用其质厚效应、衍射效应、衍衬效应可实现对样品微观形貌、晶体结构、位向缺陷等多方面的分析。 当样品中原子的内层电子受入射电子的激发电离时，原子则处于能量较高的激发态，此时外层电子将向内层电子的空位跃迁，并以辐射特征X射线光子或发射俄歇电子的方式释放多余的能量。 5、特征X射线 特征X射线是在能级跃迁过程中直接释放的具有特征能量和特征波长的一种电磁波。其能量和波长取决于跃迁