文档介绍：第十三章 扫描电子显微镜
第一页，共45页。
扫描电子显微镜的成像原理与透射电镜完全不同， 不是利用电磁透镜聚焦成像， 而是利用细聚焦电子束在样品表面扫描，用探测器接收被激发的各种物理信号调制成像
目前，扫描电子显微镜二次电子射电子作用下，使样品原子的外层价电子或自由电
子被击出样品表面，称为二次电子
产生于样品表层5~10nm的深度范围
能量较低，一般不超过 50eV，大多数均小于10eV
其产额对样品表面形貌非常敏感，因此二次电子像可提供表
面形貌衬度
二次电子像主要用于断口分析、显微组织分析和原始表面形
貌观察等
第一节 电子束与样品相互作用产生的信号
第八页，共45页。
电子信号强度的关系
如果使样品接地， 上述四种电子信号强度与入射电子强
度(i0)之间应满足 ib+ is+ ia+ it = i0 (13-1)
式中， ib、 is、 ia 和 it 分别为
背散射电子、二次电子、吸收
电子和透射电子信号强度。上
式两端除以 i0 得
+ + + =1 (13-2)
式中， 、、 和 分别为背
散射、发射、吸收和透射系数
上述四个系数与 样品质量厚度
的关系如图13-2所示
第一节 电子束与样品相互作用产生的信号
图13-2 铜样品、、 及 与t 的关系
(入射电子能量E0 = 10keV)
第九页，共45页。
五、特征X射线
如前(第一章)所述， 当入射电子能量足以使样品原子的
内层电子击出时，原子处于能量较高的激发态，外层电子将
向内层跃迁填补内层空位，发射特征X射线释放多余的能量
产生于样品表层约1m的深度范围
其能量或波长与样品中元素的原子序数有对应关系
其强度随对应元素含量增多而增大
特征X射线主要用于材料微区成分定性和定量分析
第一节 电子束与样品相互作用产生的信号
第十页，共45页。
六、俄歇电子
处于能量较高的激发态原子，外层电子将向内层跃迁填
补内层空位时，不以发射特征X射线的形式释放多余的能量，
而是向外发射外层的另一个电子，称为俄歇电子
产生于样品表层约1nm的深度范围
其能量与样品中元素的原子序数存在对应关系， 能量较低，
一般在 50~1500eV 范围内
其强度随对应元素含量增多而增大
俄歇电子主要用于材料极表层的成分定性和定量分析
第一节 电子束与样品相互作用产生的信号
第十一页，共45页。
第二节 扫描电镜的构造和工作原理
如图13-3所示，扫描电子显微镜由电子光学系统，信号
收集和图像显示记录系统，真空系统三个基本部分组成
图13-3 扫描电子显微镜的结构原理图
第十二页，共45页。
一、电子光学系统(镜筒)
1. 电子枪
扫描电镜中的电子枪与透射电镜基本相同， 也有热发射和场
发射两种，只是加速电压较低，一般最高为30kV
2. 电磁透镜
扫描电镜中的电磁透镜并不用于聚焦成像， 而均为聚光镜，
它们的作用是把电子束斑尺寸逐级聚焦缩小， 从电子枪的束
斑50m 缩小为几个纳米的电子束
扫描电镜一般配有三个聚光镜， 前两级聚光镜为强磁透镜；
末级透镜是弱磁透镜，具有较长的焦距****惯上称之为物镜。
扫描电镜束斑尺寸约为3~5nm，场发射扫描电镜可小至1nm
第二节 扫描电镜的构造和工作原理
第十三页，共45页。
一、电