电子显微镜法.ppt

扫描电子显微镜的简称为扫描电镜，英文缩写为SEM(ScanningElectronMicroscope)。它是用细聚焦的电子束轰击样品表面，通过电子与样品相互作用产生的二次电子、背散射电子等对样品表面或断口形貌进行观察和分析。现在SEM都与能谱（EDS）组合，可以进行成分分析。所以，SEM也是显微结构分析的主要仪器，已广泛用于材料、冶金、矿物、生物学等领域。5.2.1引言第61页，共104页，星期日，2025年，2月5日第62页，共104页，星期日，2025年，2月5日ElementWeight%Atomic%C87.9490.67O12.069.33Totals100.00第63页，共104页，星期日，2025年，2月5日5.2.2扫描电镜的主要特点放大倍率高分辨率高景深大,成像富立体感在聚焦完成后，在焦点前后的范围内都能形成清晰的像，这一前一后的距离范围，便叫做景深。样品制备简单可进行综合分析（如元素分析）第64页，共104页，星期日，2025年，2月5日5.2.3扫描电镜成像原理成像原理扫描电子显微镜的成像原理和透射电子显微镜不同。它不用电磁透镜放大成像，而是用聚焦电子束在样品表面扫描时激发出来的各种物理信号来调制成像的。这些信号被相应的接收器接收，经放大后送到显像管，调制显像管的亮度。第65页，共104页，星期日，2025年，2月5日电子束与物质的相互作用扫描电子显微镜主要收集的信号是二次电子和背散射电子。第66页，共104页，星期日，2025年，2月5日各种信息的作用深度从图中可以看出，俄歇电子的穿透深度最小，一般穿透深度小于1nm，二次电子小于10nm。第67页，共104页，星期日，2025年，2月5日以二次电子（SE）为调制信号，由于SE能量低(小于50ev)，在固体样品中自由程很短，仅为1-10nm，所以从样品上方检测到的SE，主要来自样品表面5-10nm的薄层内。在理想的情况下，这个深度范围内入射电子束无明显的扩展。因而空间分辨率与入射电子束斑直径相当，故SE具有较高的分辨率。通常所说的扫描电镜的分辨率就是指SE像的分辨率。用SE成像是SEM最主要的功能，其分辨率是衡量SEM的主要指标。第68页，共104页，星期日，2025年，2月5日扫描电镜成像过程示意图“光栅扫描，逐点成像”第69页，共104页，星期日，2025年，2月5日扫描电镜采用的是逐点成像的图像分解法，把样品被观察区划分成许多小单元，称为象元，在电子束对样品表面作光栅扫描时，可以逐点逐行地依次从各象元检测出信号，并按顺序成比例地转换为视频信号，再经视频放大和信号处理将其一一送到有电子束同步扫描的荧光屏的栅极，用来调制阴极射线管(CRT)的电子束的强度，即显像管的亮度。因为电镜中的电子束对样品的扫描与显像管中电子束的扫描保持严格同步，所以显像管荧光屏上的图像就是样品上被扫描区域表面特征的放大像。第70页，共104页，星期日，2025年，2月5日JSM-6700F场发射扫描电镜第71页，共104页，星期日，2025年，2月5日5.2.3扫描电镜的主要结构主要包括有电子光学系统、扫描系统、信号收集与显示系统、电源和真空系统等。透射电镜一般是电子光学系统（照明系统）、成像放大系统、电源和真空系统三大部分组成。比较第72页，共104页，星期日，2025年，2月5日第73页，共104页，星期日，2025年，2月5日成像电子的选择是通过在物镜的背焦面上插入物镜光阑来实现的。第29页，共104页，星期日，2025年，2月5日★透射电镜的衬度形成原理衬度：显微图像中不同区域的明暗差别。散射衬度（质厚衬度）衍射衬度相位衬度第30页，共104页，星期日，2025年，2月5日（1）质厚衬度由于试样上各部位散射能力不同所形成的衬度称为散射衬度（又称质厚衬度），它是非晶态形成衬度的主要原因。样品不同微区存在原子序数Z（密度）和厚度d的差异形成的。来源于电子的非相干弹性散射，Z越高，产生散射的比例越大；d增加，将发生更多的散射。第31页，共104页，星期日，2025年，2月5日不同微区Z和d的差异，使进入物镜光阑并聚焦于像平面的散射电子强度有差别，形成像的衬度。Z较高、样品较厚区域在屏上显示为较暗区域。图像上的衬度变化反映了样品相应区域的原子序数和厚度的变化。第32页，共104页，星期日，2025年，2月5日明场像亮暗第33页，共10