第十章扫描电镜答案.ppt

第二篇 电子显微分析 第十章 扫描电子显微镜(SEM） ◆电子束与固体样品作用时产生的信号 ◆扫描电镜构造及工作原理 ◆ SEM主要性能 ◆表面形貌衬度原理及应用 ◆原子序数衬度原理及应用 ◆扫描电镜样品制备 §10.1 电子束与固体样品作用时产生的信号 §10.1 电子束与固体样品作用时产生的信号 1.背射电子 弹性背射电子:与原子核作用,散射角大于900,无能量损失. 非弹性背射电子:与核外电子作用,方向能量均改变,散射角大于900. SEM利用背射电子反映试样表面形貌、微区成分分布. 2.二次电子 入射电子与原子核外电子碰撞,将核外层电子激发脱离原子核,成为自由电子.(二次电子). 由于其能量小.只能自表面逸出,所以SEM利用其作形貌分析 §10.1 电子束与固体样品作用时产生的信号 3.吸收电子 入射电子进入样品,经多次弹性(非)散射,能量损失殆尽,被样品吸收的电子 因ia=i0－(ib+is) ，吸收电子也可作SEM的测试信号 4.透射电子 试样厚度小于入射电子的穿透厚度,从试样背面射出;如试样厚度小于20nm,主要是弹性透射,成像清晰,试样厚,出现非弹性透射电子,成像差.透射电子是透射电镜的物理信号 §10.1 电子束与固体样品作用时产生的信号 5.特征X射线 入射电子具足够能量,将试样原子内层电子激发,高能量层电子填充空位,能量差以特征X射线形式辐射.其波长反映了照射区的成分特性,是电子探针的物理信号 6.俄歇电子 俄歇电子自表面10A0内产生逸出,用于试样表层 成分分析 §10.1 电子束与固体样品作用时产生的信号 因特征X射线产生时,伴随产生的自由电子能量小,不易逸出表面,俄歇电子能量低、数量少.故有 --背散射系数 ---二次电子发射系数 ----吸收系数、 ----透射系数, 则 §10.2 扫描电镜构造及工作原理 ---概述 SEM与TEM的区别 TEM: 利用透射电子,磁透镜三级放大,分辨率高(1.5—2A0),放大倍数大(100—100万),对试样要求高(宽度2000 A0以下).用于表面组织、晶体结构及缺陷、物相分析. SEM:二次电子(背散射电子、吸收电子)成像,电子束经三级磁透镜聚集,照射试样微区,产生二次电子等.分辨率几十埃(30--40 A0),放大倍数(100—60万),试样要求低(用于表面组织、断口形貌分析,配波(能)谱仪,可进行微区成分分析. §10.2 扫描电镜构造及工作原理 ---构造 §10.2 扫描电镜构造及工作原理 ---构造 1.镜筒 1）电子枪:提供稳定的电子束,阴阳极加速电压 2）电磁透镜:第一、二透镜为强磁透镜,第三为 弱磁透镜,聚集能力小,目的是增大镜筒空间 3）扫描线圈:使电子束在试样表面作规则扫描, 同时控制电子束在样品上扫描与显像管上电子束 扫描同步进行.扫描方式有光栅扫描(面扫);角(线) 扫描 4）样品室及信号探测: 探测器+闪烁计数器----- 放大----调制信号-----荧光屏上每一亮点.如探测器 电位+250—500V,接收二次电子;电位为－50V,接 收背散射电子 §10.2 扫描电镜构造及工作原理 ---构造 2.信号收集和图像显示系统　　　　　　　　　　　　 电子束照射试样微区,产生信号量----荧光屏对应区光强度.因试样各点状态不同(形貌、成分差异),在荧光屏上反映图像亮度不同,从从而形成光强度差(图像). 3.真空系统 防止样品污染,灯丝氧化;气体电离,使电子束散射.真空度1.33×10-2----1.33×10-3 §10.2扫描电镜构造及工作原理 ----工作原理 电子枪发出的电子束(加速电压20KV),经第一、二聚集镜,束斑由50um至几十埃,照射至试样表面,信号探测器接收物理信号,其强度在显像管上显示,扫描线圈使电子扫描,其照射区域的信号同步在荧光屏上显示,电子扫过一区域,荧光屏上显示该区域的放大像 §10.3 SEM主要性能 一.分辨率 1. SEM分辨率取决于入射电子束束斑大小、电子信号类型;检测部位的原子序数.由于二次电子、俄歇电子能量小,仅表层产生信号能逸出.自表面逸出束截面与入射束截面基本一致