扫描电子显微镜sem(scanning electronmicroscope)2014.ppt

扫描电子显微镜 扫描电镜结构原理 扫描电镜图象及衬度 扫描电镜结果分析示例 扫描电镜的主要特点 扫描电镜成像的影响因素 第一节 发展背景 1.光学显微镜的极限分辨率 2. 扫描电镜的研制历程 1.光学显微镜的极限分辨率 由于光学显微镜的NA的最大值不超过1.5。因此δ的最大值δ =0.45λ，因此光学显微镜的分辨率取决于我们所有光源光波的波长，而可见光的在400~700nm，所以其分辨率一般在250nm即2500?左右，其放大倍数最大只能是1000倍，可见，这是由于光的波长限制了光学显微镜的分辨率，即光的本性决定了光学显微镜的极限放大倍数为1000倍。 为提高显微镜的分辨能力。紫外光的波长（3900～130 ?）小于可见光，然而玻璃不易透过，短波光将被空气所吸收，短波紫外光显微镜必须用曲面镜成像并在真空中操作，而且其分辨能力最多只能提高5倍；X射线波长（100～0.5 ?），比紫外光更短，但X射线通过物体时不产生折射成像，只能通过投影方式成像，因而像的清晰度、放大倍数和分辨能力都受到极大的限制，达不到实用的目的。 2.电镜的种类和发展 一.概况 1932年 第一台电子显微镜发明（透射电镜） 1939年 德国西门子公司制成了第一台商用电子显微镜 1965年 英国剑桥仪器公司生产出第一台实用的扫描电镜 目前生产电镜的厂家主要有荷兰Philips公司（FEI）、日本的日立（Hitachi）公司和JEOL公司 二.发展 发展趋势：仪器控制自动化：用计算机控制和分析图象 综合化：添置各种附件 透射电镜 TEM transmission electron microscope 扫描电镜 SEM scanning electron microscope 高分辨率电镜（HREM） 场发射电镜 扫描隧道显微镜 原子力显微镜…… 第三节：扫描电子显微镜的构造 电子光学系统 信号收集及显示系统 真空系统和电源系统 计算机控制系统 电子光学系统 由电子枪，电磁透镜，扫描线圈和样品室等部件组成。 其作用是用来获得扫描电子束，作为信号的激发源。为了获得较高的信号强度和图像分辨率，扫描电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径 电子枪 电子枪 电子枪 几种灯丝的比较 电磁透镜 利用电磁铁产生磁场，电子受磁场作用，其行进路路线为螺旋状。进而控制电子路径，使之聚成极小的电子探束后，照射于试样表面上。 ?扫描线圈 ?样品室 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 信号收集及显示系统 二次电子检测器 背散射电子 背散射电子探测器:与二次电子探测器类似，但由于背散射电子的行径呈放射状，故其探测器需在其反射途径上接收信号，由于该电子由样品中较深部位释出，故其影像较二次電子影像具明显的立体感。 X光检测器 显像 电脑將表面扫描所产生的 各种信号，逐点转换成阴极射线管中对应的影像。样品表面的高点在显示器上呈現白色，低点則呈深色。如果表面上的点朝向检测器傾斜，則看起來稍亮；如果傾斜方向為远离检测器，看起來較为灰暗。 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10-4-10-5Torr的真空度，场发射电镜要求更高。 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。 真空部分 电源系统 供电系统主要用于提供两部分电源： 一是电子枪加速电子用的小电流高压电源； 一是透镜激磁用的大电流低压电源。 计算机控制部分 全系统的计算机控制 一体化软件控制 第四节：扫描电镜成像原理 1. 扫描电镜的工作原理及特点 扫描电镜的工作原理与闭路电视系统相似。扫描电镜的工作原理可以简单地归纳为“光栅扫描，逐点成像”。 扫描电镜图像的放大倍数定义为 M=L/l L显象管的荧光屏尺寸；l电子束在试样上扫描距离。 扫描电镜衬度像 背散射电子像 二次电子像 二次电子象 　　二次电子象是表面形貌衬度，它是利用对样品表面形貌变化敏感的物理信号作为调节信号得到的一种象衬度。因为二次电子信号主要来处样品表层5－10nm的深度范围，它的强度与原子序数没有明确的关系，便对微区表面相对于入射电子束的方