《SEM结构和原理.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《SEM结构和原理.ppt（40页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第三章扫描电镜的结构与原理,第一节 扫描电镜的结构,一、电子光学系统,二、信号检测与转换系统,三、显示与记录系统,四、真空系统和供电系统,1、电子枪,一 电子光学系统,系列磁透镜,自给偏压式三极电子枪，提供:3050m的高速电子流,聚光镜：作用：汇聚电子束流 3050 m310nm 物镜：(最下一级聚光镜)作用：调节电子探针直径，微调图像清晰度 物镜可动光阑：减小,100 m,200m,300m 物镜消像散器：消像散，得到圆束斑,光栅扫描 行（水平）扫描，幀（垂直）扫瞄 扫描信号发生器 特点：产生电流强度随时间增大而增大，当但达到设定值时，瞬间降为零 同步的作用 使得样品上的部位和CRT图像一
2、一对应 放大控制 改变镜筒中扫描线圈电流大小改变样品 上扫描区域大小改变放大倍数,4 样品室 空气锁闭装置 作用:换样时保持镜筒真空延长灯丝寿命 样品台可自由X,Y,Z三维运动可旋转360度(水平)可倾斜:-15度+90度 样品室周围可驳接 SE,BE,X-ray EDS探头,二 信号检测与转换系统,收集极 加速极 荧光粉 SE探测器 探头 闪烁体 光电倍增管 光导管 圆玻片 1.收集极 吸收SE，加速之 趋向探头,200500VDC 2.探头 闪烁体：电子光子 加速极：1012Kv提高SE检测效率，增加SE通过铝膜的动能 光导管：传递光信号,3.光电倍增管 光子电信号，106增益 4.放大器
3、前置放大视频放大 经两级放大之后的电压信号调制显象管的栅极，以控制显象管内电子束打在荧光屏上的光点亮度,三 信号显示与记录系统,1、信号显示系统：两个显象管 观察用CRT：分辨率低,长余辉 照相用CRT：分辨率高,短余辉(2000线)2、记录系统 数字照像系统：打印机：热敏(分辨1200dpi1200dpi)、激光、喷墨等打印机 数码冲印：数字照像后形成数字图像 模拟照相系统：记录于黑白底片上,四 真空系统和供电系统1、机械泵+扩散泵，真空度优于 10-5Torr2、分子涡轮泵、离子泵(超高分辨率扫描电镜场发射电子枪使用）,扫描电镜结构方框图,第二节 SEM成像原理,一 电子束与样品的相互作用
4、,二 扫描电镜的成像原理,1 信号的种类:参见图56 2 与SEM成像有关的信号 二次电子SE（10nm内的信息)定义：样品（物质）原子核外电子受入射电子激 发后逸出样品表面时,称其为SE 关系：SE数量图像质量 图像质量：图像反差、图像噪波点清晰度 X-ray（50500nm)伦琴射线，0.00110nm 分类：特征X-ray（硬），连续X-ray（软）,一 电子束与样品的相互作用,X-ray,A.特征X-ray 波长和能量随样品中各元素的不同而异，用于定 量、定性分析 Z激发的特征X-ray能量E波长 B.WDS：(Wavelength-Dispersive Spectrometer)定量
5、分析:Be4U92,分析感量10171015g 优点：分辨率高，分析范围大，灵敏度高 缺点：速度慢，损伤和污染大 C.EDS：（Energy-Dispersive Spectrometer)定性分析：Na11U92 优点：简快，损伤小 缺点：分辨率低，分析范围小，灵敏度低,背散射电子BE(50100nm),定义：入射电子与样品成分发生弹性碰撞后，被反射回来的电子 特点：与SE像互补二 扫描电镜的成像原理 1.二次电子像 能真实反映样品表面形貌（凹凸不平信息）2.多种效应 倾角效应 SE产生率：1/cos SE数图像质量,原子序数效应特点：SE产生率随原子序数增加而增加关系：高Z区被激发的SE数
6、多像亮低Z区被激发的SE数少像暗为何要离子溅射（喷镀黄金层）?防止材料的损伤和荷电效应提高SE发射率排除原子序数效应的干扰 荷电效应(排除：导电处理)边缘效应(排除：降低加速电压),3.SEM的基本成像过程,产生电子探针光栅扫描产生信号检 出信号放大处理信号转为视频信号 调制显象管显像TEM：整个像同时成立,荧光板显像SEM：电视逐点成像,CRT显像 4.放大倍率的调节 M=像的大小/扫描区域的大小 改变偏转线圈的电流改变扫描区域大小 改变放大倍率,第三节 SEM的性能与应用,一 扫描电镜性能,二 扫描电镜的特点,三 扫描电镜的应用,一、SEM的性能,1.分辨率5100，取决于:电子探针直径,
7、电子波长,镜筒真空度,2.像的放大倍数 20万 3.成像的反差:取决于样品表面各处二次电子产生率 4.焦深大:500倍时,1000m,一般1mm0.1 m 景深大，10mm(10)，图像立体感强 5.显像方式：CRT 6.样品：实物，1285cm 7.观察条件：真空（105Torr）,二、SEM的特点：放大倍数范围大，景深大，图像富有立体感操作简单，样品损伤和污染小制样简单，样品可以很大表面观察和微区成分分析可同时进行 TEM：高，适于研究细胞的精细结构，病毒分子，二维图像，仪器复杂 SEM：表面结构研究，三维图像三、SEM的应用 观察表面超微结构，微区成分分析,作业,1.扫描电镜的基本构造包括哪几部分?与透射电镜相比，构造有什么特点?2.简述扫描电镜的基本成像过程。3.扫描电镜有哪些主要特点?4.二次电子传感器的组成?它们是如何对信号 进行处理的?5.TEM物镜作用?其重要性?6.名词解释：二次电子 背散射电子,微粉作业所获得的中药微粉微观观察 细度细，无完整细胞；混合均匀，微团粒结构。,六味地黄丸,六味地黄丸,六味地黄丸,灵芝孢子粉,X1000,灵芝孢子粉,X5000,灵芝孢子,
