《SEM结构和原理》课件.pptVIP

*****************SEM简介强大的显微镜扫描电子显微镜（SEM）是一种强大的工具，用于以纳米级分辨率观察材料的表面。高分辨率成像SEM利用电子束扫描样品表面，产生高度详细的图像，揭示微观结构和表面细节。多功能性除了成像外，SEM还可用于分析样品的成分和元素组成。SEM历史发展11930年代德国工程师恩斯特·鲁斯卡和马克斯·克诺尔首次研制出电子显微镜，开启了SEM的发展历程。21940年代第二次世界大战期间，电子显微镜技术得到快速发展，应用于军事和科学研究。31950年代第一个商用扫描电子显微镜问世，开启了SEM的普及应用时代。41960年代扫描电子显微镜技术不断改进，图像分辨率和成像质量显著提高。51970年代扫描电子显微镜技术被应用于更广泛的领域，包括材料科学、生物学和纳米技术。61980年代扫描电子显微镜技术进一步发展，出现了一些新的技术，如场发射扫描电子显微镜。71990年代至今扫描电子显微镜技术不断进步，图像分辨率和成像质量不断提高，功能不断增强。SEM工作原理电子束发射电子枪发射高能电子束，聚焦成细束，扫描样品表面。电子与样品相互作用电子束与样品原子发生相互作用，产生各种信号，如二次电子、背散射电子、特征X射线等。信号检测不同的信号由不同的探测器收集，并转化为电信号。图像生成电信号被放大、处理，最终形成扫描电子显微镜图像。SEM基本结构11.电子枪电子枪发射高能电子束，用于扫描样品表面。22.电子透镜聚焦电子束，控制电子束的尺寸和形状。33.样品台放置样品，可以移动样品以便电子束扫描整个表面。44.检测器检测从样品发射的信号，如二次电子或背散射电子，用于生成图像。SEM成像方式二次电子成像二次电子是由入射电子束与样品相互作用产生的，反映样品表面形貌信息。背散射电子成像背散射电子是由入射电子束与样品原子核发生弹性散射产生的，反映样品成分信息。X射线成像特性X射线是由入射电子束激发样品原子内层电子跃迁产生的，反映样品元素组成和含量信息。电子枪电子枪是扫描电子显微镜的核心部件之一，用于产生高能电子束。电子枪由阴极、栅极、阳极组成。阴极通常采用钨丝或六硼化镧，加热至高温，电子逸出形成电子云。栅极控制电子束电流，阳极加速电子束。电子枪是SEM中最关键的组件，其性能决定了电子束的能量、电流和稳定性，直接影响图像质量。电子束电子束是扫描电子显微镜(SEM)的核心，用于扫描样品表面，产生图像。电子束由电子枪发射，并通过一系列电子透镜聚焦。电子束的尺寸和能量决定了SEM的分辨能力和图像质量。电子透镜磁透镜SEM使用磁透镜聚焦电子束，类似于光学显微镜使用玻璃透镜聚焦光线。电磁线圈磁透镜由电磁线圈组成，产生磁场来控制电子束路径。透镜组SEM通常使用多个透镜，每个透镜都有不同的焦距，以调整电子束的形状和大小。真空系统SEM必须在高真空环境中工作。真空系统可以降低气体分子对电子束的影响，提高图像质量。真空系统通常由机械泵和扩散泵组成。机械泵用来初步抽真空，扩散泵用来进一步降低真空度。样品台样品台是放置待观察样品的平台，它可以进行精密的移动，并可以根据需要倾斜或旋转样品，以便获得最佳的观测角度。样品台通常由金属或陶瓷制成，并配有真空夹具来固定样品。样品台的设计需要能够承受高真空环境，并能够精确控制样品的位置和方向。一些样品台还配备了加热或冷却装置，以满足特殊样品的观测需求。SEM图像SEM图像是在扫描电子显微镜中通过电子束与样品相互作用形成的图像。图像展示了样品表面形态、微观结构和元素分布信息。通过分析图像，研究人员可以获得样品表面的细节，例如样品表面的形貌、纹理、颗粒尺寸和分布，以及样品表面不同材料的组成。图像分辨能力SEM的图像分辨能力是指其能够分辨两个相邻点的最小距离。影响因素描述电子束直径电子束越细，分辨率越高。散射效应电子束与样品相互作用产生的散射效应会降低分辨率。成像模式不同的成像模式会影响分辨率，例如二次电子成像比背散射电子成像分辨率更高。放大倍数扫描电子显微镜的放大倍数是指样本图像在显微镜显示器上呈现的大小与样本实际大小的比例关系。放大倍数越大，图像中细节越清晰可见，但图像的视野越小。放大倍数通常以“倍”为单位表示，例如100倍、1000倍、10000倍等。放大倍数的范围取决于电子显微镜的类型和性能，通常从几十倍到几十万倍不等。放大倍数的选择取决于观察目标的大小和观察细节的要求。加速电压1-30千伏电子束能