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扫描电镜的成像过程.ppt

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文档介绍:扫描电镜的成像过程

BSE电子信号区域



二次电子
二次电子是指从样品中出射的能量小于50ev的电子
二次电子系数


1.范围和取样深度:取样深度较浅,计算出最大发射深度
约为5λ,横向扩散也相同。λ对金属约为1nm,非像的比例来实现的。
样品空间长度l的直线上的信息被成像到CRT空间的长度L上线性放大倍率M=L/l
CRT长度L是固定的,减少样品上扫描面积的边长l就能增加放大倍率。样品上取样面积的大小是放大倍率的函数。
扫描电镜的放大倍率仅与扫描线圈的激励有关,与物镜的激励无关,后者用来确定电子束的聚焦。


象素
“象素”或“象元”尺寸是扫描电镜中与放大倍率有关的一个重要概念。象素是
电子束在样品上获得信息的区域,从这个区域产生的信息被传送给CRT上的某个
光点成像。象素的面积越小,图像的分辨率越高,可提供的信息越丰富。象素与
放大倍率有关。在供照相用的高分辨率CRT上,最小的光点直径通常是0.1mm。
在样品上相应的象素直径与放大倍率有关,可以用下面的公式计算:
象素直径 r0 =0.1mm/M


当入射电子的取样面积小于象素尺寸时,图像才算是真
正的聚焦。否则会产生象素重叠,当产生到两个以上的象素
重叠,会导致图像模糊。


景深
由于形成聚焦电子束的射线的角度发散,使得电子束在最佳焦点的上部和下部变宽。样品粗糙的情况下,其某些特征处于不同的工作距离,电子束照射到样品上其电子束尺寸是不同的,取决于工作距离的远近。为了计算景深,必须知道在最佳焦点的上、下方多少距离内电子束变宽到致使重叠上足够的象素,从而产生离焦。
M为放大倍率,WD为工作距离,R为末级光阑半径 a=R/WD


§4-2 探测器

1.电子探测器
从样品出射的电子可以分为两大类:
a.二次电子 ——平均能量为3-5ev
b.背散射电子——从样品出射时有一个能量分布,0≤E≤E0
E0为入射电子束能量,对中高原子序数的材料,背散射电子能
量分布的峰值在08-0.9 E0处。

E-T探测器:该探测器由Everhart-Thornley于1960年研制
成功。
工作模式:一个高能电子轰击闪烁体材料,这一电子产生许多光子,通过一个光管将它们导入光电倍增管中。由于该信号是光信号,所以它可以通过一个石英窗进入与扫描电镜的真空始终隔绝的光电倍增管,可产生一个增益为105-106的输出脉冲,且噪音小、频带宽。闪烁体上覆盖着一层铝,偏置+10v电压,用于加速收集的二次电子。


E-T探测器的特点:
1.电子信号可以放的很大,引入的噪音小、频带宽,和电视
扫描频率兼容。
2.二次电子和背散射电子都可以检测。
3.在收集二次电子时也包含有背散射电子。二次电子的收集
效率为50%;背散射电子收集效率为1%——10%。

TTL探测器
二次电子在透镜磁场中做螺旋运动通过透镜到达探测器,基本排除了背散射电子,收集到的是束电子产生的二次电子和背散射电子激发的二次电子,大大提高了分辨率。


2.固体探测器
利用高能电子在半导体中产生的电子空穴对研制出的固
体探测器。
固体探测器主要特点:
1)固体探测器一般为平整的薄片,尺寸各异。
2)可以靠近样品放置,提供高效几何效率。
3)对高能背散射电子灵敏,对二次电子不灵敏。


3.其他探测器
样品电流探测器
阴极荧光探测器
样品电流探测器、阴极荧光探测器、CCD相机、EBSD采集等等


§4-3 反差
反差定义为:C=(Smax-Smin)/Smax
Smax、Smin代表扫描光栅中任意两点上被检测到的信号。
C为正数 0≤C≤1
反差代表与样品性质有关信号中的信息,这些性质是我们要测定的。
在电子束与样品的相互作用过程中,样品的形貌、成分、晶体取向、导
电等性质,产生的信号强度不同,电子图像上出现不同的亮度差别,这就是图像的反差(衬度)。

1.成分反差(背散射电子信号)
利用背散射电子信号能够得到样品中不同区域内平均原子序数的相
对差别,这种反差称为“成分反差”。检测信号S∝η


a.η随Z(化合物时为平均原子序数)单调增加,所以样品中平均原子序数高的区域比原子序数低的区域亮
b.原子序数相差小的两元素产生的反差低,原子序数差别较大的两元素的反差要大得多。如AL和Si的反差为0.067,Al和Au的反差为0.69
c.对元素周期表中的各相邻两元素来说,当原子序数增加时,原子序数反差减少,这是由于η和Z的关系曲线的斜率随Z的增加而下降所致。如AL- Si的反差为0.067, Au和Pt的反差则降低到0.

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上传人:放射辐射 8/10/2022 文件大小:2.27 MB

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