第四章 扫描电镜

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第四章 扫描电子显微分析与电子探针第一节 扫描电子显微镜工作原理及构造 一,工作原理 二,构造与主要性能 第二节 像衬原理与应用 一,像衬原理 二,应用 电子探针X射线显微分析 射线显微分析( 第三节 电子探针 射线显微分析(EPMA) ) 一,能谱仪 二,波谱仪 三,EPMA的基本工作方式 的基本工作方式 XRD,TEM,ED,SEM应用实例 , , , 应用实例1

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第一节 扫描电子显微镜工作原理及构造 一,工作原理成像原理: 成像原理:利用细聚焦电子束在样 品表面扫描时激发出来的各种物理 信号调制成像. 信号调制成像.类似电视摄影显像 的方式. 的方式. SEM的样品室附近可以装入多个探测器. 的样品室附近可以装入多个探测器. 的样品室附近可以装入多个探测器 目前的扫描电子显微镜可以进行形 目前的扫描电子显微镜可以进行形 微区成分和晶体结构等多种微 貌,微区成分和晶体结构等多种微 观组织结构信息的同位分析 同位分析. 观组织结构信息的同位分析. SEM原理示意图 原理示意图

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一,工作原理 电子束经三个电磁透镜聚焦后,成直径 电子束经三个电磁透镜聚焦后, 几个纳米的电子束 的电子束. 为几个纳米的电子束. 末级透镜上部的扫描线圈能使电子束在 试样表面上做光栅状扫描 光栅状扫描. 试样表面上做光栅状扫描. 试样在电子束作用下,激发出各种信号, 试样在电子束作用下,激发出各种信号, 信号的强度取决于试样表面的形貌 表面的形貌, 信号的强度取决于试样表面的形貌,受 激区域的成分和晶体取向. 激区域的成分和晶体取向. 在试样附近的探测器把激发出的电子信 号接受下来,经信号处理放大系统后, 号接受下来,经信号处理放大系统后, 输送到显像管栅极以调制显像管的亮度 调制显像管的亮度. 输送到显像管栅极以调制显像管的亮度. 由于显像管中的电子束和镜筒中的电子 束是同步扫描 同步扫描的 束是同步扫描的,显像管上各点的亮度 是由试样上各点激发出的电子信号强度 来调制的, 来调制的,即由试样表面上任一点所收 集来的信号强度与显像管屏上相应点亮 度之间是一一对应的.因此, 度之间是一一对应的.因此,试样各点 状态不同, 状态不同,显像管各点相应的亮度也必 不同, 不同,由此得到的像一定是试样状态的 反映. 反映.

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SEM原理与 原理与TEM的主要区别: 的主要区别: 原理与 的主要区别1) 在SEM中电子束并不像 ) 中电子束并不像TEM中一样是静态的: 中一样是静态的: 中电子束并不像 中一样是静态的 在扫描线圈产生的电磁场的作用下, 在扫描线圈产生的电磁场的作用下,细聚焦电子 束在样品表面扫描. 束在样品表面扫描. 2)由于不需要穿过样品,SEM的加速电压

远比 )由于不需要穿过样品, 的加速电压远比 TEM低;在SEM中加速电压一般在 中加速电压一般在200V 到50 kV 低 中加速电压一般在 范围内. 范围内. 3) 样品不需要复杂的准备过程,制样非常简单. ) 样品不需要复杂的准备过程,制样非常简单.

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二,构造与主要性能电子光学系统(镜筒 电子光学系统 镜筒) 镜筒 偏转系统 信号检测放大系统 SEM的构造 SEM的构造 图像显示和记录系统 电源系统 真空系统5

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1. 电子光学系统由电子抢,电磁聚光镜, 由电子抢,电磁聚光镜,光 样品室等部件组成. 栏,样品室等部件组成.作用:获得扫描电子束. 作用:获得扫描电子束.

电子光学系统示意图

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几种类型电子枪性能比较

电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径

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2. 偏转系统作用: 作用:使电子束产生 横向偏转. 横向偏转. 主要包括: 主要包括:用于形成 光栅状扫描的扫描系 光栅状扫描的扫描系 统,以及使样品上的 电子束间断性消隐或 截断的偏转系统 偏转系统. 截断的偏转系统. 可以采用横向静电场 横向静电场, 可以采用横向静电场, 也可采用横向磁场 横向磁场. 也可采用横向磁场.(a)光栅扫描 光栅扫描 (b)角光栅扫描 角光栅扫描

电子束在样品表面进行的扫描方式8

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3.信号检测放大系统 . 作用:收集 探测 探测)样品在入射电子束作用下产生 作用:收集(探测 样品在入射电子束作用下产生 的各种物理信号,并进行放大. 的各种物理信号,并进行放大. 不同的物理信号,要用不同类型的收集系统( 不同的物理信号,要用不同类型的收集系统(探 测器). 测器). 二次电子, 二次电子,背散射电子和透射电子的信号都可采 闪烁计数器来进行检测 来进行检测. 用闪烁计数器来进行检测. 闪烁计数器是由闪烁体,光导管, 闪烁计数器是由闪烁体,光导管,光电倍增管组 具有低噪声,宽频带(10Hz~1MHz),高 成.具有低噪声,宽频带 , 增益(106)等特点 增益 等特点9

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3.信号检测放大系统 .

信号电子进入闪烁体后即引起电离, 信号电子进入闪烁体后即引起电离,当离子和自由电子复 合后就产生可见光. 合后就产生可见光.可见光信号通过光导管送入光电倍增 光信号放大,即又转化成电流信号输出, 器,光信号放大,即又转化成电流信号输出,电流信号经 视频放大器放大后就成为调制信号. 视频放大器放大后就成为调制信号.10

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4. SEM的主要性能指标 的主要性能指标).放大倍数 (1).放大倍数 ).

As 荧光屏上的扫描振幅 K …… 此处隐藏：1658字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……