掃描電鏡圖象及其襯度

1、卬國BI料顯試皆網(wǎng),cn 800*890*0660掃描電鏡圖象及其襯度在中國材料顯微鏡網(wǎng)上看到一篇介紹掃描電鏡圖像及其襯度的文章，覺得非常的有用。轉(zhuǎn)過來跟大家共同學(xué)習(xí)一下，希望對大家有所幫助。1、 掃描電鏡像的襯度掃描電鏡圖象的襯度是信號襯度，它可定義為：根據(jù)形成的依據(jù)，掃描電鏡的襯度可分為形貌襯度，原子序數(shù)襯度和電壓襯度。形貌襯度是由于試樣表面形貌差異而形成的襯度。利用對試樣表面形貌變化敏感的物理信號如二次電子、背散射電子等作為顯象管的調(diào)制信號，可以得到形貌襯度像。其強度是試樣表面傾角的函數(shù)。而試樣表面微區(qū)形貌差別實際上就是各微區(qū)表面相對于入射束的傾角不 同，因此電子束在試樣上掃描時任何二點

2、的形貌差別，表現(xiàn)為信號強度的差別， 從而在圖像中形成顯示形貌的襯度。二次電子像的襯度是最典型的形貌襯度。原子序數(shù)襯度是由于試樣表面物質(zhì)原子序數(shù)（或化學(xué)成分）差別而形成的襯度。利用對試樣表面原子序數(shù)（或化學(xué)成分）變化敏感的物理信號作為顯像管的調(diào)制信號，可以得到原子序數(shù)襯度圖像。背散射電子像、吸收電子像的襯度，都包含有原子序數(shù)襯度，而特征X射線像的襯度是原子序數(shù)襯度?，F(xiàn)以背散射電子為例，說明原子序數(shù)襯度形成原理。對于表面光滑無形貌特征的厚試樣， 當(dāng)試樣由單一元素構(gòu)成時，貝U電子束掃描到試樣上各點時產(chǎn)生的信號強度是一致的。得到的像中不存在襯度。當(dāng)試樣由原子序數(shù)不同的元素構(gòu)成時，則在不同的元素上方產(chǎn)生

3、不同的信號強度，因此也就產(chǎn)生襯度。電壓襯度是由于試樣表面電位差別而形成的襯度。利用對試樣表面電位狀態(tài)敏感的信號，如二次電子，作為顯像管的調(diào)制信號，可得到電壓襯度像。2、背散射電子像 背散射電子是由樣品反射出來的初次電子，其主要特點是：能量很高，有相當(dāng)部分接近入射電子能量E 0，在試樣中產(chǎn)生的范圍大，像的分辨率低。背散射電子發(fā)射系數(shù) n =I B /I 0隨原子序數(shù)增大而增大。 作用體積隨入射束能量增加而增大，但發(fā)射系數(shù)變化不大。當(dāng)試樣表面傾角增大時，作用體積改變，且顯著增加發(fā)射系數(shù)。背散射電子在試樣上方有一定的角分布。垂直入射時為余弦分布：n （ ）= n 0 c當(dāng)試樣表面傾角增大時，由于電子

4、有向前散射的傾向，峰值前移。因此電子探測器必須放在適當(dāng)?shù)奈恢貌拍?探測到較高強度的電子信號。從上述的背散射電子特點可知，背散射電子發(fā)射系數(shù)和試樣表面傾角以及試樣的原子序數(shù)二者有關(guān)，背散射電子信號中包含了試樣表面形貌和原子序數(shù)信息，像的襯度既有形貌襯度，也有原子序數(shù)襯度，因此，可利用背散射電子像來研究樣品卬國BI料顯試皆網(wǎng),cn 800*890*0660表面形貌和成分分布。背散射電子能量大， 運動方向基本上不受弱電場的影響，沿直線前進(jìn)。在用單個電子探測器探測時，只能探測到面向探測器的表面發(fā)射的背散射電子，所成的像具有較重的陰影效應(yīng)，使表面形貌不能得到充分顯示。加之背散射電子像分辨率低，因此一般不

5、用它來觀察表面形貌，而主要用來初步判斷試樣表面不同原子序數(shù)成分的分布狀況。采用背散射電子信號分離觀察的方法，可分別得到只反映表面形貌的形貌像和只反映成分分布狀況的成分像。3、二次電子像 二次電子是被入射電子轟出的試樣原子的核外電子，其主要特點是：（I ）能量小于50eV，主要反映試樣表面 10nm層內(nèi)的狀態(tài)，成像分辨率高。（2）二次電子發(fā)射系數(shù)與入射束的能量有關(guān)。隨著入射束能量增加， 二次電子發(fā)射系數(shù)減小。（3）二次電子發(fā)射系數(shù)和試樣表面傾角有如下關(guān)系：S （ 0 ）= S 0 /cOs 4另二次電子在試樣上方的角分布也服從余弦分布，但與背散射電子不同的是二次電子在試樣傾斜時仍為余弦分布。根據(jù)

6、二次電子的上述特點，二次電子像主要反映試樣表面的形貌特征。像的襯度是形貌襯度，襯度形成主要決定于試樣表面相對于入射電子束的傾角。試樣表面光滑平整 （無形貌特征），傾斜放置時的二次電子發(fā)射電流比水平放置時大，但僅增加像的亮度而不形成襯度；而對于表面有一定形貌的試樣，其形貌可看成由許多不同傾斜程度的面構(gòu)成的凸尖、臺階、 凹坑等細(xì)節(jié)組成，這些細(xì)節(jié)的不同部位發(fā)射的二次電子數(shù)也不同，從而產(chǎn)生襯度。由于二次電子能量小，用閃爍體探測器探測時，只要在收集極上加250V正電壓，即可把二次電子吸引過來，所以二次電子像沒有明顯的陰影效應(yīng)。從圖中可以看出，當(dāng)探測器置于試樣上方時，探測器也能接收一部分背散射電子，在這種情況下，二次電子像中也包含一部分背散射電子信息。二次電子像分辨率高、無明顯陰影效應(yīng)、場深大、立體感強，是掃描電鏡的主要 成像方式，它特別適用于粗糙表面及斷口的形貌觀察，在材料科學(xué)中得到廣泛的應(yīng)用。4 吸收電子像 當(dāng)電子束照射在試樣上時，如果不存在試樣表面的電荷積累，則進(jìn)入試樣的電流應(yīng)等于離開試樣的電流。進(jìn)入試樣的電流為入射電子電流I0，離開試樣的電流為背散射電子電流 I B，二次電子電流I S，透射電子電 流I T ,和吸收電子電流（吸收 電流或稱試樣電流）I A （式2 - 35 ）。對于厚試樣，I T = 0 ,則有：I 0 = I B + I S + IA