掃描電子顯微鏡成像原理及基本操作.doc

掃描電子顯微鏡成像原理及基本操作一、 基本結(jié)構(gòu)組成：1.電子光學系統(tǒng)：電子槍；聚光鏡（第一、第二聚光鏡和物鏡）；物鏡光闌。 2.掃描系統(tǒng)：掃描信號發(fā)生器；掃描放大控制器；掃描偏轉(zhuǎn)線圈。 3.信號探測放大系統(tǒng)：探測二次電子、背散射電子等電子信號。 4.圖象顯示和記錄系統(tǒng)：SEM采用電腦系統(tǒng)進行圖象顯示和記錄。 5.真空系統(tǒng)：常用機械真空泵、擴散泵、渦輪分子泵等使真空度高于 10 -4 Torr 。6.電源系統(tǒng)：高壓發(fā)生裝置、高壓油箱。二、 掃描電子顯微鏡成像原理掃描電鏡是用聚焦電子束在試樣表面逐點掃描成像。試樣為塊狀或粉末顆粒，成像信號可以是二次電子、背散射電子或吸收電子。其中二次電子是最主要 的成像信號。由電子槍發(fā)射的能量為 5 35keV 的電子，以其交叉斑作為電子源，經(jīng)二級聚光鏡及物鏡的縮小形成具有一定能量、一定束流強度 和束斑直徑的微細電子束，在掃描線圈驅(qū)動下，于試樣表面按一定時間、空間順 序作柵網(wǎng)式掃描。聚焦電子束與試樣相互作用，產(chǎn)生二次電子發(fā)射（以及其它物 理信號），二次電子發(fā)射量隨試樣表面形貌而變化。二次電子信號被探測器收集 轉(zhuǎn)換成電訊號，經(jīng)視頻放大后輸入到顯像管柵極，調(diào)制與入射電子束同步掃描的 顯像管亮度，得到反映試樣表面形貌的二次電子像。三、 掃描電鏡具有以下的特點(1) 制樣方法簡單，對試樣的尺寸、形態(tài)等無嚴格要求，可以觀察直徑為的大塊試樣以及粉末等。 (2) 場深大，適用于粗糙表面和斷口的分析觀察；圖像富有立體感、真實感、易于識別和解釋。 (3) 放大倍數(shù)變化范圍大，對于多相、多組成的非均勻材料便于低倍下的普查和高倍下的觀察分析。 (4) 具有相當高的分辨率，可達到為 3.5 6nm。 (5) 可以通過電子學方法有效地控制和改善圖像的質(zhì)量，如通過調(diào)制可改善圖像反差的寬容度，使圖像各部分亮暗適中。 (6) 可進行多種功能的分析。與 X 射線譜儀配接，可在觀察形貌的同時進行微區(qū)成分分析。 (7) 可使用，觀察在不同環(huán)境條件下（加熱、冷卻和拉伸等樣品臺進行動態(tài)試驗）的相變及形態(tài)變化等。四、 掃描電鏡的用途 通過樣品中的電子激發(fā)出的各種信號，掃描電鏡可以做出電子圖像分析，如可利用二次電子進行樣品表面形貌及結(jié)構(gòu)分析的分析；以兩片探測器信號做積分運算，通過背散射電子可以分析樣品表面成分像，以兩片探測器信號做微分運算時，則可用于樣品表面形貌像德分析；此外，通過透射電子則可對析晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及晶格信息進行分析。 而且，其配上其它一些配套設備，還可做顯微化學成份分析，顯微晶體結(jié)構(gòu)分析，顯微陰極發(fā)光圖像分析，這更加擴大的掃描