SEM-EDS扫描电镜和能谱仪.ppt

SEM/EDS構造與原理探討 掃描式電子顯微鏡的構造與原理 能量散射光譜儀的構造與原理 介紹大綱 一.前言 二.電子顯微鏡的發展 三.電子顯微鏡的種類 四.掃描式電子顯微鏡的原理 五.掃描式電子顯微鏡的構造 六.電子顯微鏡對試片的作用 七.電子顯微鏡的應用範圍 八.EDS硬體架構與處理方式介紹 九.EDS功能介紹 一.前言 什麼是顯微鏡: - 顯微鏡是一種用來將微小物體放大以便利觀察的器具。 顯微鏡可見的範圍 ? 肉眼可見物體的範圍: ~0.1cm ? 光學顯微鏡可見的範圍: ~1um ? 掃描式電子顯微鏡可見的範圍: ~10nm ? 穿透式電子顯微鏡可見的範圍: ~0.1nm 三.電子顯微鏡的種類 (1)掃描式電子顯微鏡(SEM) 有很大的景深，對粗糙的表面，例如凹凸不平的金屬斷面顯示得很清楚，而立體感很強。所以，掃描電鏡是研究固體試片表面形貌的有力工具 掃描式電子顯微鏡將欲觀察的試片放在底部，電子束與試片作用產生二次電子的激發，在經收集放大，所以加速電壓與解析度沒有穿透式來的高，但試片更換與製作比較方便. 三.電子顯微鏡的種類 (2)穿透式電子顯為鏡(TEM) 穿透式電子顯微鏡觀察試片之製作較繁複，必需有熟練之技巧，同時，試片之實體感也會降低。 穿透式電子顯微鏡將欲觀察的試片放在電子槍內，使觀察的解析度比掃描式高.但因為電子束須穿透試片，所以所需的加速電壓相對比掃描式電子顯微鏡來的高. ?SEM/TEM/OM的構造比較表 ?SEM/TEM/OM的影像比較 四.掃描式電子顯微鏡的原理 由電子源發射出電子後，在真空電子槍內下，經由掃瞄線圈，使電子束於試片室內對試片表面作掃瞄，掃瞄之區域愈大則顯示於螢幕上之倍率愈小，反之則愈大. 當電子束作用於試片表面時會激發出電子訊號，由試片室內之偵測器，偵測其訊號後經數位放大後在螢幕上顯像. Field emission 電子槍的動作原理 五.掃描式電子顯微鏡的構造-電磁透鏡 (一)電磁透鏡(condenser Lens) 如同光學顯微鏡之玻璃透鏡一樣，在電子顯微鏡上是利用磁場作透鏡，但磁場必須在電子束的方向形成局部軸向對稱磁場，則電子通過時宛如光線通過玻璃透鏡一般，唯一區別為電子受磁場作用，其行進路線為螺旋狀。可利用弗來明右手定則可確定其旋轉方向。此種電子顯微鏡專用的電磁透鏡，常見的缺陷如下： (1)球面像差（Spherical Aberration） (2)散光像差（Astigmatism） (3)散色像差（Chromatic Aberration）等。 五.掃描式電子顯微鏡的構造-電磁透鏡 五.掃描式電子顯微鏡的構造-電磁透鏡 五.掃描式電子顯微鏡的構造-遮蔽孔鏡 遮蔽孔徑 (Condenser Aperture) : -主要是選擇電子束的尺寸(Beam Size) 五.掃描式電子顯微鏡的構造-接物透鏡 六.電子顯微鏡對試片的作用 電子束對試片所產生的能量 六.電子顯微鏡對試片的作用 六.電子顯微鏡對試片的作用 加速電壓,電子束與試片三者之間的作用關係: 六.電子顯微鏡對試片的作用 加速電壓對試片之影響 六.電子顯微鏡對試片的作用 六.電子顯微鏡對試片的作用 ?工作距離(WD),物鏡孔片(OL Aperture)與景深三者關係 ?WD,OL Aperture與景深比較 六.電子顯微鏡對試片的作用 六.電子顯微鏡對試片的作用 六.電子顯微鏡對試片的作用 八.EDS硬體架構與處理方式介紹 試片產生的能量種類與EDS需收集的X-ray訊號 八.EDS硬體架構與處理方式介紹 八.EDS硬體架構與處理方式介紹 ?EDS 解析度的判定(FWHM) ?EDS Detector 收集訊號的角度與距離 ?Smart Spectrum Acquisition ?Easy Element ID ?Quant Presentation ?Data Comparison ?Smart MAP ?Element Linescan ?Automatic Data Collection ?Element Maps ?Cameo+ 九.EDS功能介紹 九.EDS功能介紹 九.EDS功能介紹 ACCV=5 kV ACCV=25 kV 高加速電壓----對試片景深有較明顯之顯像. 低加速電壓----對試片表面之凹凸起伏較明顯. 電子束電流對試片之影響 ACCV=10kV 10 pA 1000pA 电流强度的影响 高電子束電流----由於電子束密度高,所產生二次電子數目較多,影像品質較細緻 低電子束電流----由於電子束密度低,所產生二次電子數目較少,影像品質較粗糙. 六.電子顯微鏡對試片的作用 六.電子顯微鏡對試片的