文档介绍：扫描电子显微镜
1. 扫描电镜的优点
高的分辨率。由于超高真空技术的发展,场发射电子枪的应用得到普及,现代先进的扫描电镜的分辨率已经达到1纳米左右。
有较高的放大倍数,20-20万倍之间连续可调;
有很大的景深,视野大,成像富有立体感,可直接观察各种试样凹凸不平表面的细微结构
试样制备简单。
配有X射线能谱仪装置,这样可以同时进行显微组织性貌的观察和微区成分分析。
Optical Microscope VS SEM
SEM中的三种主要信号
背散射电子:入射电子在样品中经散射后再从上表面射出来的电子。反映样品表面不同取向、不同平均原子量的区域差别。
二次电子:由样品中原子外壳层释放出来,在扫描电子显微术中反映样品上表面的形貌特征。
X射线:入射电子在样品原子激发内层电子后外层电子跃迁至内层时发出的光子。
SEM中的三种主要信号
其他信号
俄歇电子:入射电子在样品原子激发内层电子后外层电子跃迁至内层时,多余能量转移给外层电子,使外层电子挣脱原子核的束缚,成为俄歇电子。
透射电子:电子穿透样品的部分。这些电子携带着被样品吸收、衍射的信息,用于透射电镜的明场像和透射扫描电镜的扫描图像, 以揭示样品内部微观结构的形貌特征。
二次电子产额δ与二次电子束与试样表面法向夹角有关,δ∝1/cosθ。
因为随着θ角增大,入射电子束作用体积更靠近表面层,作用体积内产生的大量自由电子离开表层的机会增多;其次随θ角的增加,总轨迹增长,引起价电子电离的机会增多。
二次电子像
(a)陶瓷烧结体的表面图像(b)多孔硅的剖面图
二次电子像
背散射电子像
背散射电子既可以用来显示形貌衬度,也可以用来显示成分衬度。
1. 形貌衬度
用背反射信号进行形貌分析时,其分辨率元比二次电子低。
因为背反射电子时来自一个较大的作用体积。此外,背反射电子能量较高,它们以直线轨迹逸出样品表面,对于背向检测器的样品表面,因检测器无法收集到背反射电子,而掩盖了许多有用的细节。
2. 成分衬度
背散射电子发射系数可表示为
样品中重元素区域在图像上是亮区,而轻元素在图像上是暗区。利用原子序数造成的衬度变化可以对各种合金进行定性分析。
背反射电子信号强度要比二次电子低的多,所以粗糙表面的原子序数衬度往往被形貌衬度所掩盖。
两种图像的对比
锡铅镀层的表面图像(a)二次电子图像(b)背散射电子图像