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掃描電鏡成象原理及特點(diǎn)
一,、掃描電鏡成象原理
掃描電鏡主要用二次電子觀察形貌，成像原理如圖所示,。在掃描電鏡中,，電子槍發(fā)射出來的電子束，經(jīng)三個(gè)電磁透鏡聚焦后,，成直徑為幾個(gè)納米的電子束,。末級(jí)透鏡上部的掃描線圈能使電子束在試樣表面上做光柵狀掃描。試樣在電子束作用下,，激發(fā)出各種信號(hào),，信號(hào)的強(qiáng)度取決于試樣表面的形貌、受激區(qū)域的成分和晶體取向,。設(shè)在試樣附近的探測(cè)器把激發(fā)出的電子信號(hào)接受下來,，經(jīng)信號(hào)處理放大系統(tǒng)后，輸送到顯象管柵極以調(diào)制顯象管的亮度,。由于顯象管中的電子束和鏡筒中的電子束是同步掃描的,，顯象管上各點(diǎn)的亮度是由試樣上各點(diǎn)激發(fā)出的電子信號(hào)強(qiáng)度來調(diào)制的，即由試樣表面上任一點(diǎn)所收集來的信號(hào)強(qiáng)度與顯象管屏上相應(yīng)點(diǎn)亮度之間是一一對(duì)應(yīng)的,。因此，試樣各點(diǎn)狀態(tài)不同,，顯象管各點(diǎn)相應(yīng)的亮度也必不同,，由此得到的象一定是試樣狀態(tài)的反映。放置在試樣斜上方的波譜儀和能譜儀是用來收集x射線,，借以實(shí)現(xiàn)x射線微區(qū)成分分析的,。值得強(qiáng)調(diào)的是，入射電子束在試樣表面上是逐點(diǎn)掃描的,，象是逐點(diǎn)記錄的,，因此試樣各點(diǎn)所激發(fā)出來的各種信號(hào)都可選錄出來，并可同時(shí)在相鄰的幾個(gè)顯象管上顯示出來,，這給試樣綜合分析帶來極大的方便,。
二、掃描電鏡成象襯度特點(diǎn)
二次電子的象襯度與試樣表面的幾何狀態(tài)有關(guān),，二次電子的探測(cè)具有無影效應(yīng)背散射電子特點(diǎn)背散射電子是指入射電子與試樣相互作用(彈性和非彈性散射)之后,，再次逸出試樣表面的高能電子，其能量接近于入射電子能量( e。),。背散射電子的產(chǎn)額隨試樣的原子序數(shù)增大而增加,，iμz2/3-3/4。所以,，背散射電子信號(hào)的強(qiáng)度與試樣的化學(xué)組成有關(guān),，即與組成試樣的各元素平均原子序數(shù)有關(guān)。分辨率不如二次電子象,，有較強(qiáng)的陰影效應(yīng),，圖象有浮雕感。
三,、sem的主要特點(diǎn)
1,、放大倍率高
可從幾十倍放大到幾十萬(wàn)倍，連續(xù)可調(diào),。觀察樣品極為方便,。
2、分辨率高
分辨率是指能分辨的兩點(diǎn)之間的zui小距離,。sem是用電子束照射試樣,，目前用w燈絲的sem，分辨率已達(dá)到3nm-6nm, 場(chǎng)發(fā)射源sem分辨率可達(dá)到1nm ,。
儀器的分辨率指標(biāo)不是日常工作能實(shí)現(xiàn)的,。拍攝分辨率照片是用碳鍍金的特殊試樣，拍照時(shí)規(guī)定一些特殊條件,，如放大倍率,、電子束電流、加速電壓等,，有時(shí)要晚上沒有任何振動(dòng)和干擾情況下進(jìn)行多次拍照,，尋找的圖像測(cè)量分辨率。
3,、景深大
景深大的圖像立體感強(qiáng),，對(duì)粗糙不平的斷口試樣觀察需要大景深。一般情況下,，sem景深比tem大10倍,，比光學(xué)顯微鏡（om）大100倍。如10000倍時(shí),tem 的δf＝1?m,，sem的δf＝10?m,； 100倍時(shí)，om的δf＝10?m,，sem的δf=1000?m,。
4,、保真度好
試樣通常不需要作任何處理即可以直接進(jìn)行形貌觀察，所以不會(huì)由于制樣原因而產(chǎn)生假象,。這對(duì)斷口的失效分析及貴重試樣的分析特別重要,。
5、試樣制備簡(jiǎn)單
試樣可以是自然面,、斷口,、塊狀、粉體,、反光及透光光片,，對(duì)不導(dǎo)電的試樣只需蒸鍍一層10nm左右的導(dǎo)電膜。
另外,，現(xiàn)在許多sem具有圖像處理和圖像分析功能,。有的sem加入附件后，能進(jìn)行加熱,、冷卻,、拉伸及彎曲等動(dòng)態(tài)過程的觀察。
掃描電鏡主要用二次電子觀察形貌，成像原理如圖所示,。在掃描電鏡中,，電子槍發(fā)射出來的電子束，經(jīng)三個(gè)電磁透鏡聚焦后,，成直徑為幾個(gè)納米的電子束,。末級(jí)透鏡上部的掃描線圈能使電子束在試樣表面上做光柵狀掃描。試樣在電子束作用下,，激發(fā)出各種信號(hào),，信號(hào)的強(qiáng)度取決于試樣表面的形貌、受激區(qū)域的成分和晶體取向,。設(shè)在試樣附近的探測(cè)器把激發(fā)出的電子信號(hào)接受下來,，經(jīng)信號(hào)處理放大系統(tǒng)后，輸送到顯象管柵極以調(diào)制顯象管的亮度,。由于顯象管中的電子束和鏡筒中的電子束是同步掃描的,，顯象管上各點(diǎn)的亮度是由試樣上各點(diǎn)激發(fā)出的電子信號(hào)強(qiáng)度來調(diào)制的，即由試樣表面上任一點(diǎn)所收集來的信號(hào)強(qiáng)度與顯象管屏上相應(yīng)點(diǎn)亮度之間是一一對(duì)應(yīng)的,。因此，試樣各點(diǎn)狀態(tài)不同,，顯象管各點(diǎn)相應(yīng)的亮度也必不同,，由此得到的象一定是試樣狀態(tài)的反映。放置在試樣斜上方的波譜儀和能譜儀是用來收集x射線,，借以實(shí)現(xiàn)x射線微區(qū)成分分析的,。值得強(qiáng)調(diào)的是，入射電子束在試樣表面上是逐點(diǎn)掃描的,，象是逐點(diǎn)記錄的,，因此試樣各點(diǎn)所激發(fā)出來的各種信號(hào)都可選錄出來，并可同時(shí)在相鄰的幾個(gè)顯象管上顯示出來,，這給試樣綜合分析帶來極大的方便,。
二、掃描電鏡成象襯度特點(diǎn)
二次電子的象襯度與試樣表面的幾何狀態(tài)有關(guān),，二次電子的探測(cè)具有無影效應(yīng)背散射電子特點(diǎn)背散射電子是指入射電子與試樣相互作用(彈性和非彈性散射)之后,，再次逸出試樣表面的高能電子，其能量接近于入射電子能量( e。),。背散射電子的產(chǎn)額隨試樣的原子序數(shù)增大而增加,，iμz2/3-3/4。所以,，背散射電子信號(hào)的強(qiáng)度與試樣的化學(xué)組成有關(guān),，即與組成試樣的各元素平均原子序數(shù)有關(guān)。分辨率不如二次電子象,，有較強(qiáng)的陰影效應(yīng),，圖象有浮雕感。
三,、sem的主要特點(diǎn)
1,、放大倍率高
可從幾十倍放大到幾十萬(wàn)倍，連續(xù)可調(diào),。觀察樣品極為方便,。
2、分辨率高
分辨率是指能分辨的兩點(diǎn)之間的zui小距離,。sem是用電子束照射試樣,，目前用w燈絲的sem，分辨率已達(dá)到3nm-6nm, 場(chǎng)發(fā)射源sem分辨率可達(dá)到1nm ,。
儀器的分辨率指標(biāo)不是日常工作能實(shí)現(xiàn)的,。拍攝分辨率照片是用碳鍍金的特殊試樣，拍照時(shí)規(guī)定一些特殊條件,，如放大倍率,、電子束電流、加速電壓等,，有時(shí)要晚上沒有任何振動(dòng)和干擾情況下進(jìn)行多次拍照,，尋找的圖像測(cè)量分辨率。
3,、景深大
景深大的圖像立體感強(qiáng),，對(duì)粗糙不平的斷口試樣觀察需要大景深。一般情況下,，sem景深比tem大10倍,，比光學(xué)顯微鏡（om）大100倍。如10000倍時(shí),tem 的δf＝1?m,，sem的δf＝10?m,； 100倍時(shí)，om的δf＝10?m,，sem的δf=1000?m,。
4,、保真度好
試樣通常不需要作任何處理即可以直接進(jìn)行形貌觀察，所以不會(huì)由于制樣原因而產(chǎn)生假象,。這對(duì)斷口的失效分析及貴重試樣的分析特別重要,。
5、試樣制備簡(jiǎn)單
試樣可以是自然面,、斷口,、塊狀、粉體,、反光及透光光片,，對(duì)不導(dǎo)電的試樣只需蒸鍍一層10nm左右的導(dǎo)電膜。
另外,，現(xiàn)在許多sem具有圖像處理和圖像分析功能,。有的sem加入附件后，能進(jìn)行加熱,、冷卻,、拉伸及彎曲等動(dòng)態(tài)過程的觀察。