电镜实用 第10次课.pptVIP

* 电子束与样品的相互作用 扫描电镜的成像原理 第二节　扫描电镜的成像原理 一、电子束与样品的相互作用 ２.与扫描电镜成像有关的信号 二次电子 X－射线 背散射电子 １.信号的种类（与透射电镜相同） （１）二次电子 　　它在扫描电镜成像过程中担任主角。它是样品本身的原子中的外层电子，被入射电子激发出来后，形成带有样品的形貌和成分等信息的电子束。二次电子主要反映样品浅表层(约5~50nm)的信息。 （２）X－射线 　 又称伦琴射线，波长约0.0001~l0nm。电子探针轰击样品时，可产生特征X-射线和连续X-射线。其中特征X射线的波长和能量随样品中各种元素的不同而各异。我们根据这一性质可以对样品中的某些元素进行定性和定量的分析。X射线主要反映样品深层(约50~500nm)的某些信息。 （３）背散射电子 　　又称背反射电子，是被样品大角度反射回来的入射电子。它主要反映样品内部较深层 (约50~100nm)原子的质量信息。另外晶体样品的特征也是利用背散射电子的衍射图反映出来的。 二、扫描电镜的成像原理 二次电子成像在扫描电镜成像过程中起主导作用。当电子探针与样品相互作用时，由于样品浅表层的形貌、成分和结构等的不一致，在多种效应的综合作用下： 对图像的反差起主导作用的样品表面的凹凸效应 可增加图像的立体感的倾斜角效应 导致图像边缘过亮，反差不自然的边缘效应 与反射电子的数量有关的原子序数效应 以及加速电压效应等 １.二次电子的成像 从样品的不同区域所激发出的二次电子的数量是不同的，那么先后转换的电信号和电压信号也相应的差异，最终导致在荧光屏上的图像中与其相对应的位置上的明暗也有差异。这种在荧光屏上可反映样品信息的图像被称为二次电子图像。 　　首先，扫描电镜的电子枪发射的电子束经1~40kV的高压形成加压电子束，在聚光镜的汇聚作用下，又形成直径约3~10nm的电子探针。 　　接着，电子探针在扫描线圈崎控制下对样品的表面进行光栅状扫描(犹如一行行地读横版的书)，并激发出多种带有样品信息的电信号，其中二次电子、特征X射线和背散射电子与扫描电镜的成像关系密切。 2.扫描电镜成像的原理 如:样品中凸出的部位会产生较多的二次电子，而二次电子的数量越多，转换成的电压信号也越强，图像中相应的部位就越亮。特征X射线可以反映样品中元素的种类和数量的信息。而背散射电子的散射方向是不规则的，主要受原子质量和密度的影响，也可以反映样品表面元素组成上的差异，尤其适宜观察样品表面凹洼的区域，这一特点正好与二次电子的成像互补。 　　上述这些电信号经不同的检测器收集后，被转换成带有样品信息的电压信号，这种电压信号被送入显像管的栅极，并能控制显像管的图像的亮度等。需要强调的是，电子探针在样品表面的扫描，与供观察、拍照的两个显像管中的电子束在荧光屏上的扫描是同步进行的，这样就便电子探针在样品表面扫描时所产生的信息，也以动态的形式一点点地同步反映到两个荧光屏上了，使我们得以观察和记录。 扫描电镜的性能 扫描电镜的应用 扫描电镜的一般操作程序 第三节　扫描电镜的性能与应用 一、扫描电镜的性能 １.扫描电镜的性能 扫描电镜的照明源也是电子束，但要经多级 聚光镜(电磁透镜)把它聚集成直径只有几纳 米的电子探针。 扫描电镜的分辨力可达0.5～l0nm，放大倍 数20万左右。 成像反差主要决定于二次电子的数量。 在放大500倍时的焦点深度约为1000μm。 样品的图像靠显像管在荧光屏上显示。可用 计算机对不同的灰度做相应的颜色处理，给 图像加上彩色。 适用于扫描电镜的样品种类繁多，以各种实 体为主，不用制作超薄切片，对样品的厚度 也不苛求，只要能放入样品室即可。 样品需在真空环境下检测。 ２.扫描电镜的特点 扫描电镜的图像比透射电镜的立体感强，这 是由于它的景深要大得多的缘故。 与透射电镜相比，扫描电镜的电子探针直径 小，能量也小，加上对样品作光栅状扫描时， 并不固定照射样品的某一区域，这样就大大 减少了对样品的损伤和污染。 制备扫描电镜的样品相对容易，因为二次电 子的成像与样品的厚度无关，所以不需制备 超薄切片。 又因为样品室足够大，所以可观察较 大的样品(一般在12*8*5cm的范围以内)。 样品还能在三维空间做一定范围的移动， 用以扩大观察面。 我们用扫描电镜观察样品的同时亦能同 步做微区元素分析，再加上免疫标记和 冷冻制样技术的发展，不断开拓了扫描 电镜的研究领域，使其优势越发显示出来。 二、扫描电镜的应用 　　　扫描电镜的应用范围很广，已在生物学、医学、遗传学和细胞生物学，以及材料科学、工农业、林牧业等方面的科学