扫描电子显微镜SEM讲课文档.pptVIP

扫描电子显微镜SEM;Qusetions;;第四页，共87页。;第五页，共87页。;第六页，共87页。;你爱，或者不爱

课就在这儿

不多不少

你来，或者不来

教室就在这儿

不喜不悲

你听，或者不听

我都在这儿

不离不弃

但愿，我的努力

能让这门课

走进你的心里

默然相爱

寂静欢喜;简介;历史回顾;现状;日立新发布SU9000场发射（FE）SEM扫描电镜，30kV加速电压下分辨率高达0.4nm分辨率，放大倍数300万。这被认为是目前分辨率最高市售的仪器。

;问题;电子与物质相互作用;电子与固体样品的相互作用;;背散射电子;第十七页，共87页。;二次电子;第十九页，共87页。;吸收电子;俄歇电子;最近十年中，固体表面分析方法获得了迅速的发展，它是目前分析化学领域中最活跃的分支之一。它的发展与催化研究、材料科学和微型电子器件研制等有关领域内迫切需要了解各种固体表面现象密切相关。各种表面分析方法的建立又为这些领域的研究创造了很有利的条件。;特征X射线;阴极荧光;是一种无损的分析方法，结合扫描电镜可提供与形貌相关的高空间分辨率光谱结果，是纳米结构和体材料的独特分析工具。利用阴极荧光谱，可以在进行表面形貌分析的同时，研究半导体材料的发光特性，尤其适合于各种半导体量子肼、量子线、量子点等纳米结构的发光性能的研究。

阴极荧光谱通常作为扫描电子显微镜的一个附件。比如场发射扫描电子显微镜，通常会配备一套阴极荧光探头，以充分扩展仪器功能。

;扫描电镜中主要信号的信息深度;入射电子束和物质作用，可以激发出原子的内层电子。外层电子向内层跃迁过程中所释放的能量，可能以X光的形式放出，即产生特征X射线，也可能又使核外另一电子激发成为自由电子，这种自由电子就是俄歇电子[1]。对于一个原子来说,激发态原子在释放能量时只能进行一种发射：特征X射线或俄歇电子。原子序数大的元素，特征X射线的发射几率较大，原子序数小的元素，俄歇电子发射几率较大，当原子序数为33时，两种发射几率大致相等。因此，俄歇电子能谱适用于轻元素的分析。;;;扫描电子显微镜特点;与普通显微镜的差别;问题;扫描电子显微镜工作原???及构造;第三十四页，共87页。;扫描电子显微镜构造;电子光学系统;第三十七页，共87页。;电子源;第三十九页，共87页。;电子枪是电子束的产生系统，图2是热发射电子枪的构造图。将细（0.1mm左右）钨丝做成的灯丝（阴极）进行高温加热（2800K左右）后，会发射热电子，此时给相向设置的金属板（阳极）加以正高圧（1～30kV），热电子会汇集成电子束流向阳极，若在阳极中央开一个孔，电子束会通过这个孔流出，在阴极和阳极之间，设置电极并加以负电圧，能够调整电子束的电流量，在这个电极（被称为韦氏极）的作用下，电子束被细聚焦，最细之处被称为交叉点（Crossover)，成为实际的光源(电子源)，其直径为15～20μm。

;;第四十二页，共87页。;;第四十四页，共87页。;高分辨率SEM使用的电子枪是场发射电子枪（FieldEmissionElectronGun：FE电子枪）。它利用的是在金属表面加以强电场时所产生的场发射现象，实际的结构见图，阴极用细钨丝制成，在钨丝上焊接相同的单晶钨，其尖端曲率半径为100nm左右，被称为发射体，在发射体对面设置的金属板（引出电极）上施加数kV的正电圧时，由于隧道效应，从发射体中就会发射电子，如果在金属板（引出电极）的中央处开一小孔，电子束会从孔中流出，因此在其下方设置的电极（加速电极）上加以电圧，就能够获得一定能量的电子束，为了产生场发射现象，发射体的尖端必须保持清洁，需要设置在10-８Pa左右的超高真空中。

;第四十六页，共87页。;3肖特基发射电子枪;第四十八页，共87页。;是利用在加热的金属表面外加高电场产生的肖特基（Schottkyemission）效应的电子枪，结构如图所示，阴极（发射体）是ZrO/W，采用尖端曲率半径为几百nm的钨单晶体，并镀上了ZrO覆盖层，ZrO覆盖层大大地降低了功函数，因而在1800K左右较低阴极温度下能发射很大的电流，如图31所示，为了屏蔽从发射体中发射出热电子，在被叫做抑制电极的电极上加负电圧。由于肖特基发射电子枪部分设置在10-7Pa左右的超高真空中，发射体能保持高温，不吸附气体，因此具有电子束流稳定度高的特点。

与场发射电子枪相比，肖特基发射电子枪的电子束能量发散度稍大，但能获取大的探针电流，这一特点适合于在观察形貌的同时进行各种分析，这种电子枪有时也因为方便被称作热阴极场发射电子枪或热场发射电子枪。

;电子枪性能比较;电磁透镜;第五十二页，共87页。;电子在磁场中运动，当电子运动方向与磁感应强度方向不平行时，将产生一个与运动方向垂直的力（洛