扫描电子显微镜sem-2017.ppt

SEM分辨率影响因素 电子束斑直径 入射电子束在样品中的扩散效应 成像所用信号种类 此外，信噪比、磁场条件、机械振动引起的束流漂移影响分辨率。 聚光镜电流的选择 ?聚光镜电流的大小将直接影响到电子束的亮度和光斑直径的大小，也影响成像的分辨率和反差。??在保证足够的观察条件、拍摄的亮度和反差的需要下，应尽量使聚光镜电流稍为大一些，以获取较小的电子束流探针直径，得到较高分辨率；但聚光镜电流又不可太大，太大则使电子束流能量太低，信号与噪声的强度比（信噪比）下降，影像也会平淡无力,缺少立体感。故聚光镜电流的调节应和亮度与反差相配合。 加速电压的选择 加速电压的提高，纵然可以增大电子束的能量，提高信噪比和反差，这只是一个单方面的因素，从另一方面考虑，也会增加背散射电子的数目和电子束的穿透力,这样影像中物体边缘的锐利度会降低，也将使分辨力下降。?通常可以根据影像质量和拍摄需要进行选择。 SEM景深 样品上高低不同部位同时聚焦的能力。用距离表示。图如所示，电子探针的平行度高（孔径角小），即使焦点变化很大，图像也保持聚焦，如果电子探针有一定的角度（孔径角大），焦点即使变化很小，图像离焦也很严重。象光学显微镜不使用电子探针时，从样品方向看到的物镜角度（孔径角）小景深则大，角度大 景深则小。另一方面，即便是图像模糊，在倍率低的时候感觉不到，但在倍率增大的时候能够发现，也就是说， 景深也随放大倍率的变化而改变。 SEM放大倍数 当入射电子束作光栅扫描时，若电子束在样品表面扫描的幅度为As，在荧光屏阴极射线同步扫描的幅度为Ac，则扫描电镜的放大倍数为: 由于扫描电镜的荧光屏尺寸是固定不变的，因此，放大倍率的变化是通过改变电子束在试样表面的扫描幅度来实现的。如果荧光屏的宽度s=100mm，当As=5mm时，放大倍数为20倍，如果减少扫描线圈的电流，电子束在试样上的扫描幅度见效为Ac=0.05mm，放大倍数可达2000倍。可见改变扫描电镜的放大倍数十分方便。目前商品化的扫描电镜放大倍数可以从20倍调节到20万倍左右。 扫描电镜衬度像 二次电子像 入射电子与样品相互作用后，使样品原子较外层电子（价带或导带电子）电离产生的电子，称二次电子。二次电子能量比较低，习惯上把能量小于50eV电子统称为二次电子，仅在样品表面5nm-10nm的深度内才能逸出表面，这是二次电子分辨率高的重要原因之一。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∝1/cosθ。因为随着θ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θ角的增加，总轨迹增长，引起价电子电离的机会增多。 1．分辨出图像线条间的区别：即图像层次对景物质点的分辨率或细微层次质感的精细程度。其分辨率愈高，景物质点的分辨率或细微层次质感的精细程度越高，景物质点表现的愈细致，清晰度则愈高。 2．衡量线条边缘轮廓是否清晰：即图像层次轮廓边界的虚实程度，常用锐度表示，其实质是指层次边界渐变密度的变化宽度，若变化宽度小，则边界清晰，反之变化宽度大则边界发虚。 3．细小层次间的清晰程度：尤其是细小层次间的明暗对比或细微反差是否清晰。因此图像的清晰度也称为细微层次。 ? ? ? 背散射电子像 1. 形貌衬度 用背反射信号进行形貌分析时，其分辨率比二次电子低。 因为背反射电子时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 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。 硅半导体背散射电子探测器 对有些既要进行形貌观察又要进行成分分析的样品，可采用一种新型的背散射电子检测器。它由一对硅半导体组成，以对称于入射束的方位装在样品上方。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之相同，其极性恰恰相反。根据这种关系，如果将亮各检测器得到的信号相加，便能得到反映样品原子序数的信息；如果相减便能得到形貌信息。 锡铅镀层的表面图像（a）二次电子图像 （b）背散射电子图像 电子探针的工作原理 λ为波长，Z为原子序数，K、σ为常数，且σ=1. 波谱仪能谱仪的优缺点 能谱仪探测X射线的效率高。其灵敏度比波谱仪高约一个数量级。 在同一时间对分析点内所有元素X射线光子的能量进行测定和计数，在几分钟内可得到定性分析结