材料研究方法7-電子探針

一電子探針顯微分析電子探針的功能主要是進(jìn)行微區(qū)成分分析。它是在電子光學(xué)和X射線光譜學(xué)原理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種高效率分析儀器。其原理是用細(xì)聚焦電子束入射樣品表面，激發(fā)出樣品元素的特征X射線，分析特征X射線的波長(zhǎng)（或特征能量）即可知道樣品中所含元素的種類（定性分析），分析X射線的強(qiáng)度，則可知道樣品中對(duì)應(yīng)元素含量的多少（定量分析）。1電子探針儀鏡筒部分的構(gòu)造大體上和掃描電子顯微鏡相同，只是在檢測(cè)器部分使用的是X射線譜儀，專門(mén)用來(lái)檢測(cè)X射線的特征波長(zhǎng)或特征能量，以此來(lái)對(duì)微區(qū)的化學(xué)成分進(jìn)行分析。因此，除專門(mén)的電子探針儀外，有相當(dāng)一部分電子探針儀是作為附件安裝在掃描電鏡或透射電鏡鏡筒上，以滿足微區(qū)組織形貌、晶體結(jié)構(gòu)及化學(xué)成分三位一體同位分析的需要。2圖7-1電子探針儀的結(jié)構(gòu)3電子探針的信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)是X射線譜儀，用來(lái)測(cè)定特征波長(zhǎng)的譜儀叫做波長(zhǎng)分散譜儀（WDS）或波譜儀。用來(lái)測(cè)定X射線特征能量的譜儀叫做能量分散譜儀（EDS）或能譜儀。4波譜儀在電子探針中X射線是由樣品表面以下一個(gè)微米至納米數(shù)量級(jí)的作用體積內(nèi)激發(fā)出來(lái)的，如果這個(gè)體積中含有多種元素，則可以激發(fā)出各個(gè)相應(yīng)元素的特征波長(zhǎng)X射線。若在樣品上方水平放置一塊具有適當(dāng)晶面間距d的晶體，入射X射線的波長(zhǎng)、入射角和晶面間距三者符合布拉格方程2dsin=時(shí)，這個(gè)特征波長(zhǎng)的X射線就會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈衍射。5圖7-2

分光晶體6因?yàn)樵谧饔皿w積中發(fā)出的X射線具有多種特征波長(zhǎng)，且它們都以點(diǎn)光源的形式向四周發(fā)射，因此對(duì)一個(gè)特征波長(zhǎng)的X射線來(lái)說(shuō)只有從某些特定的入射方向進(jìn)入晶體時(shí)，才能得到較強(qiáng)的衍射束。左圖示出不同波長(zhǎng)的X射線以不同的入射方向入射時(shí)產(chǎn)生各自衍射束的情況。若面向衍射束安置一個(gè)接收器，便可記錄下不同波長(zhǎng)的X射線。圖中右方的平面晶體稱為分光晶體，它可以使樣品作用體積內(nèi)不同波長(zhǎng)的X射線分散并展示出來(lái)。7雖然平面單晶體可以把各種不同波長(zhǎng)的X射線分光展開(kāi)，但就收集單波長(zhǎng)X射線的效率來(lái)看是非常低的。因此這種檢測(cè)X射線的方法必須改進(jìn)。如果我們把分光晶體作適當(dāng)?shù)貜椥詮澢?，并使射線源、彎曲晶體表面和檢測(cè)器窗口位于同一個(gè)圓周上，這樣就可以達(dá)到把衍射束聚焦的目的。此時(shí)，整個(gè)分光晶體只收集一種波長(zhǎng)的X射線，使這種單色X射線的衍射強(qiáng)度大大提高。8在實(shí)際檢測(cè)X射線時(shí)，點(diǎn)光源發(fā)射的X射線在垂直于聚焦圓平面的方向上仍有發(fā)散性。分光晶體表面不可能處處精確符合布拉格條件，加之有些分光晶體雖可以進(jìn)行彎曲，但不能磨制，因此不大可能達(dá)到理想的聚焦條件.如果檢測(cè)器上的接收狹縫有足夠的寬度，即使采用不大精確的約翰型聚焦法，也是能夠滿足聚焦條件的。9電子束轟擊樣品后，被轟擊的微區(qū)就是X射線源。要使X射線分光、聚焦，并被檢測(cè)器接收，兩種常見(jiàn)的譜儀布置形式分別是直進(jìn)式波譜儀和回轉(zhuǎn)式波譜儀。直進(jìn)式波譜儀的優(yōu)點(diǎn)是X射線照射分光晶體的方向是固定的，即出射角保持不變，這樣可以使X射線穿出樣品表面過(guò)程中所走的路線相同，也就是吸收條件相等。分光晶體直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，檢測(cè)器能在幾個(gè)位置上接收到衍射束，表面試樣被激發(fā)的體積內(nèi)存在著相應(yīng)的幾種元素。衍射束的強(qiáng)度大小和元素含量成正比。10回轉(zhuǎn)式波譜儀的聚焦圓圓心不能移動(dòng)，分光晶體和檢測(cè)器在聚焦圓的圓周上以1：2的角速度運(yùn)動(dòng)，以保證滿足布拉格方程。它比直進(jìn)式波譜儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單.由于出射方向改變很大，在表面不平度較大的情況下，由于X射線在樣品內(nèi)行進(jìn)路線不同，往往會(huì)因吸收條件變化而造成分析上的誤差。11分析方法上圖為一張用波譜儀分析一個(gè)測(cè)量點(diǎn)的譜線圖，橫坐標(biāo)代表波長(zhǎng)，縱坐標(biāo)代表強(qiáng)度。譜線上有許多強(qiáng)度峰，每個(gè)峰在坐標(biāo)上的位置代表相應(yīng)元素特征X射線的波長(zhǎng)，峰的高度代表這種元素的含量12應(yīng)用波譜儀進(jìn)行元素分析時(shí)，應(yīng)注意下面幾個(gè)問(wèn)題：（1）分析點(diǎn)位置的確定。在波譜儀上總帶有一臺(tái)放大100~500倍的光學(xué)顯微鏡。顯微鏡的物鏡是特制的，即鏡片中心開(kāi)有圓孔，以使電子束通過(guò)。通過(guò)目鏡可以觀察到電子束照射到樣品上的位置，在進(jìn)行分析時(shí)，必須是目的物和電子束重合，其位置正好位于光學(xué)顯微鏡目鏡標(biāo)尺的中心交叉點(diǎn)上。（2）分光晶體固定后，衍射晶面的面間距不變。一個(gè)分光晶體能夠覆蓋的波長(zhǎng)范圍是有限的，因此它只能測(cè)定某一原子序數(shù)范圍的元素。如果要分析Z=4~92范圍的元素，則必須使用幾塊晶面間距不同的晶體，因此一個(gè)譜儀中經(jīng)常裝有兩塊晶體可以互換，而一臺(tái)電子探針儀上往往裝有2~6個(gè)譜儀，有時(shí)幾個(gè)譜儀一起工作，可以同時(shí)測(cè)定幾個(gè)元素。13能譜儀EDS各種元素具有自己的X射線特征波長(zhǎng)，特征波長(zhǎng)的大小則取決于能級(jí)躍遷過(guò)程中釋放出的特征能量E。能譜儀就是利用不同元素X射線光子特征能量不同這一特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行成分分析的。最終得到一張?zhí)卣鱔射線按能量大小分布的圖譜。14圖7-4鋰漂移硅能譜儀方框圖15圖7-5能譜儀和波譜儀的譜線比較能譜儀波譜儀16能譜儀的優(yōu)點(diǎn)（1）能譜儀探測(cè)X射線的效率高。因?yàn)镾i(Li)探頭可以安放在比較接近樣品的位置，X射線信號(hào)直接由探頭收集，不必通過(guò)分光晶體衍射。Si(Li)晶體對(duì)X射線的檢測(cè)率極高，因此能譜儀的靈敏度比波譜儀高一個(gè)數(shù)量級(jí)。17（2）能譜儀可在同一時(shí)間內(nèi)對(duì)分析點(diǎn)內(nèi)所有元素X射線光子的能量進(jìn)行測(cè)定和計(jì)數(shù)，在幾分鐘內(nèi)可得到定性分析結(jié)果，而波譜儀只能逐個(gè)測(cè)量每種元素的特征波長(zhǎng)。（3）能譜儀的結(jié)構(gòu)比波譜儀簡(jiǎn)單，沒(méi)有機(jī)械傳動(dòng)部分，因此穩(wěn)定性和重復(fù)性都很好。（4）能譜儀不必聚焦，因此對(duì)樣品表面沒(méi)有特殊要求，適合于粗糙表面的分析工作。18能譜儀的缺點(diǎn)（1）能譜儀的分辨率比波譜儀低，能譜儀給出的波峰比較寬，容易重疊。在一般情況下，Si(Li)檢測(cè)器的能量分辨率約為160eV，而波譜儀的能量分辨率可達(dá)5~10eV。（2）能譜儀中因Si(Li)檢測(cè)器的鈹窗口限制了超輕元素X射線的測(cè)量，因此它只能分析原子序數(shù)大于11的元素，而波譜儀可測(cè)定原子序數(shù)從4到92之間的所有元素。（3）能譜儀的Si(Li)探頭必須保持在低溫狀態(tài)，因此必須使用液氮冷卻。19二電子探針儀的分析方法及應(yīng)用定性分析：1.定點(diǎn)分析：將電子束固定在需要分析的微區(qū)上，用波譜儀分析時(shí)可改變分光晶體和探測(cè)器的位置，即可得到分析點(diǎn)的X射線譜線；若用能譜儀分析時(shí)，幾分鐘內(nèi)即可直接從熒光屏（或計(jì)算機(jī)）上得到微區(qū)內(nèi)全部元素的譜線。20ZrO2(Y2O3)陶瓷析出相與基體的定點(diǎn)分析（圖中數(shù)字為Y2O3mol%）212.線分析：將譜儀（波譜儀或能譜儀）固定在所要測(cè)量的某一元素特征X射線信號(hào)（波長(zhǎng)或能量）的位置上，使電子束沿著指定的路徑作直線軌跡掃描，便可得到這一元素沿該直線的濃度分布曲線。改變譜儀的位置，便可得到另一元素的濃度分布曲線。22圖7-7BaF2晶界的線掃描分析a形貌像及掃描線位置bO及Ba元素在掃描線位置上的分布233.面分析：電子束在樣品表面作光柵掃描時(shí)，把X射線譜儀（波譜儀和能譜儀）固定在接收某一元素特征X射線信號(hào)的位置上，此時(shí)在熒光屏上便可得到該元素的面分布圖像。實(shí)際上這也是掃描電子顯微鏡內(nèi)用特征X射線調(diào)制圖像的一種方法。圖像中的亮區(qū)表示這種元素的含量較高。若把譜儀的位置固定在另一位置上，則可獲得另一種元素的濃度分布圖像。24圖7-8Zn-Bi2O3陶瓷燒結(jié)表面的面分布成分分析a形貌像bBi元素的X射線面分布像25定量分析定量分析時(shí)先測(cè)出試樣中Y元素的X射線強(qiáng)度，再在同樣條件下測(cè)定純Y元素的X射線強(qiáng)度，然后二者分別扣除背底和計(jì)數(shù)器死時(shí)間對(duì)所測(cè)值的影響，得到相應(yīng)的強(qiáng)度值，把二者相比得到強(qiáng)度比。在理想情況下，此強(qiáng)度比就是試樣中Y元素的質(zhì)量濃度。電子探針作微區(qū)分析時(shí)所激發(fā)的作用體積大小不過(guò)10m3左右。如果分析物質(zhì)的密度為10g/cm3，則分析區(qū)的重量?jī)H為10-10g。若探針儀的靈敏度為萬(wàn)分之一的話，則分析絕對(duì)重量可達(dá)10-14g，因此電子探針是一種微區(qū)分析儀器。26三表面成分分析離子探針?lè)治鰞x（IMA）或二次離子質(zhì)譜儀（SIMS）低能電子衍射（LEED）俄歇電子能譜儀（AES）場(chǎng)離子顯微鏡（FIM）和原子探針（AtomProbe）X射線光電子能譜儀（XPS）掃描隧道顯微鏡（STM）與原子力顯微鏡（AFM）271、離子探針與二次離子質(zhì)譜儀離子探針與二次離子質(zhì)譜分析是近年發(fā)展起來(lái)的一門(mén)微區(qū)分析技術(shù)。應(yīng)用這種技術(shù)，人們能以很高的靈敏度（ppm至ppb級(jí)）對(duì)固體材料的表面和塊體進(jìn)行成分分析、深度分布分析和圖象分析，分析范圍包括從氫到鈾的所有核元素和它們的同位素。這種技術(shù)既彌補(bǔ)了電子探針?lè)治鲈胤秶邢蕖㈧`敏度低的許多不足，又具有同位素分析、深度分析、表面分析等的優(yōu)點(diǎn)。28到目前為止，電子探針儀仍然是微區(qū)成分分析最常用的主要工具，總的來(lái)說(shuō)其定量分析的精度是比較高的；但是，由于高能電子束對(duì)樣品的穿透深度和測(cè)向擴(kuò)展，它難以滿足薄層表面分析的要求。同時(shí)，電子探針對(duì)Z≤11的輕元素的分析還很困難，因?yàn)闊晒猱a(chǎn)額低，特征X射線光子能量小，使輕元素檢測(cè)靈敏度和定量精度都較差。29離子探針儀利用電子光學(xué)方法把惰性氣體等初級(jí)離子加速并聚焦成細(xì)小的高能粒子束轟擊樣品表面，使之激發(fā)和濺射二次離子，經(jīng)過(guò)加速和質(zhì)譜分析，分析區(qū)域可降低到1~2m直徑和<50?的深度，大大改善了表面成分分析的功能。離子探針在分析深度、采樣質(zhì)量、檢測(cè)靈敏度、可分析元素范圍和分析時(shí)間等方面，均優(yōu)于電子探針，但初級(jí)離子束聚焦困難使束斑較大，影響了空間分辨率。30表8-1幾種表面微區(qū)成分分析技術(shù)的性能對(duì)比分析性能電子探針離子探針俄歇譜儀空間分辨率（m）0.5~11~20.1分析深度（m）0.5~2<0.005<0.005采樣體積質(zhì)量（g）10-1210-1310-16可檢測(cè)質(zhì)量極限（g）10-1610-1910-18可檢測(cè)濃度極限（10-6）50~100000.01~10010~100可分析元素Z4（Z11時(shí)靈敏度差）全部（對(duì)He、Hg等靈敏度較差）Z3定量精度（C>10%）1~5%真空度要求（Pa）1.3310-31.3310-61.3310-8對(duì)樣品的損傷對(duì)非導(dǎo)體損傷大，一般情況下無(wú)損傷損傷嚴(yán)重，屬消耗性分析，但可進(jìn)行剝層損傷少定點(diǎn)分析時(shí)間（s）1000.05100031主要應(yīng)用

作為微分析技術(shù)發(fā)展中新的一員，離子探針和二次離子質(zhì)譜（SIMS）分析除具備微分析技術(shù)的共同特點(diǎn)外，還擁有許多獨(dú)到的性能。大致看來(lái)，目前較能發(fā)揮離子探針二次離子質(zhì)譜分析特點(diǎn)的，依次是深度分析、表面分析、痕量微量和微區(qū)微粒的全元素（氫）除外分析、顯微離子圖象分析。從應(yīng)用的學(xué)科領(lǐng)域來(lái)看，除生物醫(yī)學(xué)及同位素科學(xué)尚較薄弱外，在金屬科學(xué)、半導(dǎo)體科學(xué)、微電子學(xué)、表面科學(xué)、材料科學(xué)、地球及空間科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等都已得到了廣泛的應(yīng)用。32二次離子質(zhì)譜分析的基本過(guò)程

利用具有幾KeV能量并經(jīng)過(guò)聚焦的一次離子束，在樣品上穩(wěn)定地進(jìn)行轟擊，收集從被轟擊表面微區(qū)（直徑為1~100μm）濺射出來(lái)的二次離子，用質(zhì)譜計(jì)進(jìn)行分析。在分析過(guò)程中，質(zhì)譜計(jì)不但可以提供對(duì)應(yīng)于每一時(shí)刻的新鮮表面的多元素分析數(shù)據(jù)，而且還可以提供表面某一元素分布的二次離子圖象。33二次離子質(zhì)譜儀的功能和特點(diǎn)

⑴可進(jìn)行表面（5nm內(nèi)）及近表面層的成分分析。⑵可獲得元素的濃度-深度剖圖，深度分辨為5～10nm。⑶靈敏度很高，可分析10-9～10-6濃度范圍的痕量元素。⑷可區(qū)分不同同位素的濃度。⑸可分析最輕的元素-氫。⑹可獲得元素的空間分布。

34局限性

⑴是破壞性分析。⑵由于其探測(cè)靈敏度隨所分析的元素以及元素所處的基體不同而變化很大，定量分析十分復(fù)雜，且需要用其他方法標(biāo)定的標(biāo)樣。⑶分析的精度、準(zhǔn)確性及靈敏度因儀器設(shè)計(jì)及每次分析的操作參數(shù)而變。

352、低能電子衍射低能電子衍射是利用10~500eV能量的電子入射，通過(guò)彈性背散射電子波的相互干涉產(chǎn)生花樣。由于樣品物質(zhì)與電子的強(qiáng)烈相互作用，常常是參與衍射的樣品體積只是表面一個(gè)原子層；即使是稍高能量（100eV）的電子，也限于大約2~3層原子，分別以二維的方式參與衍射，仍不足以構(gòu)成真正的三維衍射，只是使花樣復(fù)雜一些而已。低能電子衍射的這個(gè)重要特點(diǎn)，使它成為固體表面結(jié)構(gòu)分析的極為有效的工具。36顯然，保持樣品表面的清潔是十分重要的。據(jù)估計(jì)，在1.3310-4Pa真空條件下，只需一秒鐘表面吸附層即可達(dá)到一個(gè)原子單層；真空度為1.3310-7Pa時(shí)，以原子單層覆蓋表面約需1000秒鐘左右。為此，低能電子衍射裝置必須采用無(wú)油真空系統(tǒng)，以離子泵、升華泵等抽氣并輔以250°C左右烘烤，把真空度提高到1.3310-8Pa數(shù)量級(jí)。樣品表面用離子轟擊凈化，并以液氦冷卻以防止污染。為保證吸附雜質(zhì)不產(chǎn)生額外的衍射效應(yīng)，分析過(guò)程中表面污染度應(yīng)始終低于每平方厘米1012個(gè)雜質(zhì)原子。37低能電子衍射裝置示意圖38衍射花樣的觀察和記錄如上圖所示，從電子槍鎢絲發(fā)射的熱電子，經(jīng)三級(jí)聚焦杯加速、聚焦并準(zhǔn)直，照射到樣品（靶極）表面，束斑直徑約0.4~1mm，發(fā)散度約1°。樣品處于半球形接收極的中心，兩者之間還有三到四個(gè)半球形的網(wǎng)狀柵極。半球形接收極上涂有熒光粉，并接5kV正電位，對(duì)穿過(guò)柵極的衍射束（由彈性散射電子組成）起加速作用，增加其能量，使之在接收極的熒光面上產(chǎn)生肉眼可見(jiàn)的低能電子衍射花樣，可從靶極后面直接觀察或拍照記錄。39低能電子衍射的應(yīng)用低能電子衍射對(duì)于表面二維結(jié)構(gòu)分析的重要性，和X射線衍射三維晶體結(jié)構(gòu)分析一樣，是不容置疑的。目前，它已在材料研究的許多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，借此還發(fā)現(xiàn)了一些新的表面現(xiàn)象。（1）晶體的表面原子排列。（2）汽相沉積表面膜的生長(zhǎng)。（3）氧化膜的形成。（4）氣體吸附和催化。40α-W的（001）表面低能電子衍射花樣a清潔的表面b吸附氧原子以后產(chǎn)生的超結(jié)構(gòu)花樣413、俄歇電子能譜儀當(dāng)原子內(nèi)殼層電子因電離激發(fā)而留下一個(gè)空位時(shí)，由較外層電子向這一能級(jí)躍遷使原子釋放能量的過(guò)程中，可以發(fā)射一個(gè)具有特征能量的X射線光子，也可以將這部分能量交給另外一個(gè)外層電子引起進(jìn)一步的電離，從而發(fā)射一個(gè)具有特征能量的俄歇電子。檢測(cè)俄歇電子的能量和強(qiáng)度，可以獲得有關(guān)表層化學(xué)成分的定性或定量信息，這就是俄歇電子能譜儀的基本分析原理。

42俄歇躍遷及其幾率俄歇躍遷涉及三個(gè)核外電子。普遍的情況應(yīng)該是由于A殼層電子電離，B殼層電子向A殼層的空位躍遷，導(dǎo)致C殼層電子的發(fā)射。事實(shí)上，最常見(jiàn)的俄歇電子能量，總是相應(yīng)于最有可能發(fā)生的躍遷過(guò)程，也即那些給出最強(qiáng)X射線譜線的電子躍遷過(guò)程。顯然，選用強(qiáng)度最高的俄歇電子進(jìn)行檢測(cè)，有助于提高分析的靈敏度。43主要應(yīng)用領(lǐng)域

俄歇電子譜儀主要是研究固體表面及界面的各種化學(xué)的變化，通過(guò)成分分布的規(guī)律來(lái)研究和解釋許多與表面吸附及偏聚的物理現(xiàn)象，從而來(lái)改變和控制元素在表面的分布，達(dá)到改善材料性能的目的。444、場(chǎng)離子顯微鏡-原子探針?biāo)酗@微成像或分析技術(shù)的共同要求是盡量減少同時(shí)被檢測(cè)的樣品質(zhì)量，避免過(guò)多的信息被激發(fā)和記錄，以提高它的分辨率。由E.W.Müller在50年代開(kāi)創(chuàng)的場(chǎng)離子顯微鏡及其有關(guān)技術(shù)，則是別具一格的原子直接成像方法，它能清晰地顯示樣品表層的原子排列和缺陷，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展到利用原子探針鑒定其中單個(gè)原子的元素類別。45圖8-3場(chǎng)離子顯微鏡的結(jié)構(gòu)46場(chǎng)離子顯微鏡由一個(gè)玻璃真空容器組成，平坦的底部?jī)?nèi)側(cè)涂有熒光粉，用于顯示圖像。樣品一般采用單晶細(xì)絲，通過(guò)電解拋光得到曲率半徑約為1000埃的尖端，以液氮、液氫或液氦冷卻至深低溫，減小原子的熱振動(dòng)，使原子的圖像穩(wěn)定可辨。樣品接+（10~40）kV高壓作為陽(yáng)極，而容器內(nèi)壁（包括觀察熒光屏）通過(guò)導(dǎo)電鍍層接地，一般用氧化錫，以保持透明。47儀器工作時(shí)，首先將容器抽真空，然后通入成像氣體，例如惰性氣體氦。在樣品加上足夠高的電壓時(shí)，氣體原子發(fā)生極化和電離，熒光屏上即可顯示尖端表層原子的清晰圖像，如下圖所示，其中每一亮點(diǎn)都是單個(gè)原子的像。48圖8-4

鎢單晶尖端的場(chǎng)離子顯微鏡圖像49原子探針?lè)治鲈犹结樋梢杂脕?lái)鑒別場(chǎng)離子像中單個(gè)原子的種類。常用的原子探針?lè)治龇椒ㄓ腥N：?jiǎn)卧臃N類識(shí)別、選區(qū)分析和隨機(jī)區(qū)域分析，即沿深度方向的成分剖析?？梢愿鶕?jù)研究問(wèn)題的性質(zhì)，選用相應(yīng)的原子探針?lè)治龇椒ā?/p>

50場(chǎng)離子顯微鏡的應(yīng)用場(chǎng)離子顯微鏡技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)在于表面原子的直接成像，通常只有其中約10%左右的臺(tái)階邊緣原子給出像亮點(diǎn)；在某些理想情況下，臺(tái)階平面的原子也能成像，但襯度較差。對(duì)于單晶樣品，圖像的晶體學(xué)位向特征是十分明顯的。由于參與成像的原子數(shù)量有限，實(shí)際分析體積僅約10-21m3，因而場(chǎng)離子顯微鏡只能研究在大塊樣品內(nèi)分布均勻的密度較高的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，否則觀察到某一現(xiàn)象的幾率有限。515、掃描隧道顯微鏡

20世紀(jì)80年代初期，IBM公司蘇黎世實(shí)驗(yàn)室的兩位科學(xué)家G．Binnig和H．Roher發(fā)明了掃描隧道顯微鏡。這種新型顯微儀器的誕生，使人類能夠?qū)崟r(shí)地觀測(cè)到原子在物質(zhì)表面的排列狀態(tài)和與表面電子行為有關(guān)的物理化學(xué)性質(zhì)，對(duì)表面科學(xué)、材料科學(xué)、生命科學(xué)以及微電子技術(shù)的研究有著重大意義和重要應(yīng)用價(jià)值。52掃描隧道顯微鏡（STM）的特點(diǎn)與SEM、TEM相比，STM具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分辨本領(lǐng)高等特點(diǎn)，可在真空、大氣或液體環(huán)境下，進(jìn)行原位動(dòng)態(tài)觀察樣品表面的原子組態(tài)，并可直接用于觀察樣