fesem-6700fjsm扫描电镜使用说明.doc

FESEM JSM-6700F 中文操作手册 页数索引 一 电子显微镜原理*************************1 二 机台外观介绍***************************16 三 操作软件功能介绍***********************19 四 机台操作*******************************23 五 基本保养*******************************29 电子显微镜主要是利用高加速电压之入射电子束打击在试片后，产生相关二次讯号来分析各种特性，可参阅图3-3，一般的二次讯号包括直射电子、散射电子、二次电子、背向散射电子、Auger电子及X射线等。电子显微镜的发展以穿透式电子显微镜（TEM：Transmission Electron Microscope）为最早，在1931年即已提出；扫描式电子显微镜（SEM：Scanning Electron Microscope）则在1935年提出。由于早期发展的SEM分辨率未臻理想，图像处理及讯号处理技术无法突破，一直到1965年以后，SEM才正式普获研究学者的青睐。此后SEM的发展相当快速，不但机台性能的大幅提高，且各项材料分析附件日益增多，应用的范围也不断地扩大，几乎包含各个研究领域，目前应用在材料、机械、电机、电子材料、冶金、地质、矿物、生物医学、化学、物理等方面最多。 扫描式电子显微镜由于景深（Depth of Focus）大，对于研究物体之表面结构功效特别显著，例如材料之断口、磨损面、涂层结构、夹杂物等之观察研究。近年来由于技术的进步，SEM已将电子微探仪 （Electron Probe Micro-analyser；EPMA）结合在一起（两者主要功能之比较表请见表3-4），在观测表面结构时，能够同时分析显微区域之定性及定量成份分析，使得扫描式电子显微镜成为用途最广的科学仪器之一。图3-5为SEM-EMPA组合之系统式意图。 ? 图3-5 因此，在比较各类分析工作仪器中，我门发现使用率最高的材料分析技术应该算是扫描式电子显微镜，其基本构造如下：由电子枪 (Electron Gun) 发射电子束，经过一组磁透镜聚焦 (Condenser Lens) 聚焦后，用遮蔽孔径 (Condenser Aperture) 选择电子束的尺寸(Beam Size)后，通过一组控制电子束的扫描线圈，再透过物镜 (Objective Lens) 聚焦，打在试片上，在试片的上侧装有讯号接收器，用以择取二次电子 (Secondary Electron) 或背向散射电子 (Backscattered Electron) 成像。图3-6为SEM之基本构造图；图3-7为早期JSM-840扫描式电子显微镜之剖面图。 ? 图3-6 图3-7  表3-9及表3-10为扫描式电子显微镜与其他相关仪器以其分辨率、显微分析尺寸及应用研究范围所作之概略比较。 ? 表3-9 表3-10 扫描式电子显微镜的电子波长在1A以下，因此它具有较光学显微镜佳的分辨率。由德布各利关系式（De Broglie Relation）可知，电子受高压加速时，其波长与加速电压有如下之关系： λ= 12.26/√V (A) 当V = 30KV，λ= 0.0707 A 当V = 60KV，λ= 0.0501 A ? 就如同光学显微镜之玻璃透镜一样，在电子显微镜上是利用磁场作透镜，但磁场必须在电子束的方向形成局部轴向对称磁场，则电子通过时宛如光线通过玻璃透镜一般，唯一区别为电子受磁场作用，其行进路线为螺旋状。可利用弗来明右手定则可确定其旋转方向。此种电子显微镜专用的电磁透镜，常见的缺陷如下：包括（1）绕射像差（Diffraction Aberration）；（2）球面像差（Spherical Aberration）；（3）散光像差（Astigmatism）；及（4）色像差（Chromatic Aberration）等。 假设电子束经由完美之透镜聚焦到试片表面成为一点，此时显现在CRT上的为一影像点。然而没有透镜是完美的，因此也就不可能聚焦成一点。一般电子显微镜增加景深的方法：包括（1）采用低倍率；（2）将束斑直径变小（光束聚焦）；及（3）减小孔径角（使用较小的孔径）。 扫描电镜的基本原理与电视相同，它是利用加热灯丝（钨丝）所发射出来之电子束（Electron Beam），经栅极（Wehnelt Cylinder）静电聚焦之后，形成一约10μm～50μm大小之点光源，在阳极之加速电压（0.2KV～40KV）的作用下，经过2至3个电磁透镜所组成的电子光学系统，将汇聚成一直径细小约5nm～10nm之电子射束，聚焦在试件表面。又由于在末级透镜上装有扫描线圈