扫描电子显微镜2011研究生电镜实验培训.ppt

文档介绍：扫描电子显微镜2011研究生电镜实验培训
场发射电子枪
灯丝帽
阳极
电子束
V0
电子束
V0
第一阳极
第二阳极
Flashing 电压
V1
V0: 加速电压
V1: 拔出电压
偏压控制器
热场发二次电子探头(SED)与一般样品台成15～20°夹角，并施加0 ～200V偏压；背散射电子探头(BSD)一般安装在极靴帽下方，与样品台平行。
二次电子
背散射电子
俄歇电子
特征X射线
（弹性散射电子）
样 品
电子束与样品作用产生的信号
透射电子
透射电子
（包含非弹性散射电子）
入射电子束
吸收电子
二次电子
背散射电子
俄歇电子
特征X射线

被固体样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子，包括弹性背散射电子和非弹性背散射电子。
扫描电子显微镜成像信号
能量 Eb103～104eV ； 出射深度 t < n102nm （1）用作形貌分析
（2）定性成分分析

因入射电子与试样中弱束缚电子非弹性散射而离开样品表面的核外电子（价带或导带电子）叫做二次电子 。
能量 Es<50eV ； 出射深度 t = 5～10nm
只能用作形貌分析

由于非弹性散射能量损失殆尽，最后被样品所吸收的电子 。
ia＝i0 - (ib+is)
衬度和二次电子或背散射电子信号调制的图象衬度相反
（1）用作形貌分析
（2）定性成分分析

穿过薄样品那部分电子 。
ib + is+ ia + it＝i0
+++＝1
只能用作形貌分析
5．特征X射线
原子的内层电子被入射电子激发或电离释放出的具有特征能量X射线。
6．俄歇电子
一个内层电子能级跃迁过程中释放出来的能量，将空位层内的另一个电子发射出去，形成俄歇电子。
用于成分分析
E＝50～1500eV； 出射深度 t < 2nm
特别适合表面成分和形貌分析
入射电子与样品作用体积
俄歇电子：t < 2nm ；dmin  
二次电子：t =5～10 nm； dmin  
背散射电子：t～102nm；dmin>10
特征X射线谱：t～103nm； dmin>n10
吸收电子：t＝全部梨形作用区
梨形作用区信息类别
像衬原理及其应用
一. 二次电子像衬度原理
二次电子的产额：
δ∝ K/cosθ
　 K为常数，θ为入射电子与样品表面法线之间的夹角，θ角越大，二次电子产额越高，这表明二次电子对样品表面状态非常敏感。
像衬原理及其应用
二. 背散射电子衬度原理及其应用


BE信号强度与Z的关系
背散射电子像衬度：
(1) 成分衬度：背散射电子像可以观察未腐蚀样品的抛 光面元素分布或相分布，并可确定元素定性、定量分析点。
(2) 形貌衬度
(3) 磁衬度(第二类)
影响背散射电子产额的因素：
(1) 原子序数Z ：二次电子信号在原序数Z>20后，其信号强度随Z变化很小；
(2) 入射电子能量E0；
(3) 样品倾斜角。
*
二次电子像和背散射像特点
二次电子像
分辨率高；
景深大；立体感强；
F≈ d0/β
反映样品表面形貌。
背散射电子像：
分辩率低；
背散射电子检测效率低，衬度小；
主要反应原子序数衬度
原子序数衬度原理及其应用
二次电子像 背散射电子像
原子序数衬度原理及其应用
Ag、Cu、石墨和碳纳米管的背散射电子像
Ag
石墨
Cu
碳纳米管
二次电子相 背散射电子像
（白色：Sn；灰色：Al2O3）
二次电子+背散射电子拓扑像
环境扫描电镜的特殊结构与性能
ESEM的特殊结构
多级压差光阑；
可控温样品台；
气体二次电子探头；
红外CCD监控
ESEM特殊结构与性能
含水样品保湿
消除电荷堆积
（1）放大倍数
定义： 荧光屏上的扫描振幅

电子束在样品上的扫描振幅
放大倍数与扫描面积的关系(若荧光屏画面面积为10×10cm2):

放大倍数 扫描面积