第4章-扫描电子显微镜祥解.ppt

扫描电镜的应用实例 １１.3 在微电子工业方面的应用 （a）芯片导线的表面形貌图（b）CCD相机的光电二极管剖面图 本章重点 电子束与固体样品作用时产生的信号 扫描电镜的工作原理 扫描电镜衬度像 二次电子 背散射电子 特征X射线 光栅扫描 逐点成像 二次电子像 背散射电子像 高 低 分辨率 课后作业 1.扫描电镜中三种主要信号分别是什么？如何产生？可以分别用来进行哪些方面的材料分析？三种信号分辨率的高低如何？ 2．简述扫描电镜的工作原理。 3．为什么二次电子像可以提供样品表面形貌信息？ 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * 5.扫描电镜的构造 样品室 不同的机器型号，样品室的大小不一样。样品放置在样品台上，根据需要，样品台可沿X、Y及Z三个方向平移，以及在水平面内旋转或沿水平轴倾斜。 样品室内除了放置样品外，还放置各种信号检测器，信号的收集效率与检测器的安放位置有很大的关系，如放置不当，就可能收不到信号或收集效率不高。 5.扫描电镜的构造 5.2 信号收集及显示系统 检测样品在入射电子作用下产生的物理信号，然后经视频放大，作为显像系统的调制信号。普遍使用的是电子检测器，它由闪烁体，光导管和光电倍增器所组成。 5.扫描电镜的构造 5.3 真空系统和电源系统 真空系统的作用是为保证电子光学系统正常工作，防止样品污染提供高的真空度，一般情况下要求保持10-3-10-2Pa的真空度。 电源系统由稳压，稳流及相应的安全保护电路所组成，其作用是提供扫描电镜各部分所需的电源。 6. 扫描电镜衬度像(重点) 所谓衬度，即是像面上相邻部分间的黑白对比度或颜色差。 像的衬度就是像的各部分(即各像元)强度相对于其平均强度的变化。 SEM可以通过样品上方的电子检测器检测到具有不同能量的信号电子有背散射电子、二次电子、吸收电子、俄歇电子等。 其中最重要的有二次电子像衬度和背散射电子像衬度。 6.扫描电镜衬度像 二次电子像 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=δ0/cosα。 因为随着α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α角的增加，总轨迹增长，引起价电子电离的机会增多。二次电子信号主要来自样品表层5~10nm深度范围，能量较低(小于50eV)。 6.扫描电镜衬度像 二次电子像衬度的特点 影响二次电子产额的因素主要有： (1)二次电子能谱特性； (2)入射电子的能量； (3)材料的原子序数； (4)样品倾斜角?。 （1）分辨率高 （2）景深大，立体感强 （3）主要反应形貌衬度。 6.扫描电镜衬度像 二次电子的形貌像 （a）陶瓷烧结体的表面图像（b）多孔硅的剖面图 6.扫描电镜衬度像 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η＝ｌｎＺ／６－１／４ 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。 6.扫描电镜衬度像 背散射电子像衬度的特点 影响背散射电子产额的因素有： (1)原子序数Z (2)入射电子能量E0 (3)样品倾斜角? (1)分辩率低 (2)背散射电子检测效率低，衬度小 (3)主要反应原子序数衬度 背散射系数与原子序数的关系 6.扫描电镜衬度像 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 6.扫描电镜衬度像 背散射电子像的获得 对有些既要进行形貌观察又要进行成分分析的样品，将左右两个检测器各自得到的电信号进行电路上的加减处理，便能得到单一信息。 对于原子序数信息来说，进入左右两个检测器的信号，其大小和极性相同，而对于形貌信息，两个检测器得到的信号绝对值相同，其极性恰恰相反。 将检测器得到的信号相加，能得到反映样品原子序数的信息；相减能得到形貌信息。 6.扫描电镜衬度像 背散射电子