一、 扫描电子
显微镜的工作原理
+RKE|*y Qc)RrqYNGF 扫描电镜(Scanning Electron Microscope)是用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像。试样为块状或粉末颗 粒,成像信号可以是二次电子、背散射电子或吸收电子。其中二次电子是最主要 的成像信号。由电子枪发射的能量为 5 ~ 35keV 的电子,以其交 叉斑作为电子源,经二级聚光镜及
物镜的缩小形成具有一定能量、一定束流强度 和束斑直径的微细电子束,在扫描线圈驱动下,于试样表面按一定时间、空间顺 序作栅网式扫描。聚焦电子束与试样相互作用,产生二次电子发射(以及其它物 理信号),二次电子发射量随试样表面形貌而变化。二次电子信号被
探测器收集 转换成电讯号,经视频放大后输入到显像管栅极,调制与入射电子束同步扫描的 显像管亮度,得到反映试样表面形貌的二次电子像。
4Q>jP3 tue%L]hc -t706(#k 二、扫描电镜具有以下的特点
`dq3= 4h0jX9 (1) 可以观察直径为0 ~ 30mm的大块试样(在
半导体工业可以观察更大直径),制样方法简单。
Xj&~N;Ysb (2) 场深大、三百倍于
光学显微镜,适用于粗糙表面和断口的分析观察;图像富有立体感、真实感、易于识别和解释。
HhT8YH (3) 放大倍数变化范围大,一般为 15 ~ 200000 倍,对于多相、多组成的非均匀材料便于低倍下的普查和高倍下的观察分析。
hwb(W?* (4) 具有相当高的
分辨率,一般为 3.5 ~ 6nm。
/R+]}Lt~%* (5) 可以通过电子学方法有效地控制和改善图像的质量,如通过调制可改善图像反差的宽容度,使图像各部分亮暗适中。采用双放大倍数装置或图像选择器,可在荧光屏上同时观察不同放大倍数的图像或不同形式的图像。
[sh"? (6) 可进行多种功能的分析。与 X 射线谱仪配接,可在观察形貌的同时进行微区成分分析;配有光学显微镜和单色仪等附件时,可观察阴极荧光图像和进行阴极荧光
光谱分析等。
#h|,GvmF<b (7) 可使用加热、冷却和拉伸等样品台进行动态试验,观察在不同环境条件下的相变及形态变化等。
q2"'W|I "Ezr- 4 三、扫描电镜的主要结构
"=0lcbC d1LTyzLr 1.电子
光学系统:电子枪;聚光镜(第一、第二聚光镜和物镜);物镜光阑。
+ xu/RY_ 2.扫描系统:扫描信号发生器;扫描放大控制器;扫描偏转线圈。
E;+OD&| 3.信号探测放大系统:探测二次电子、背散射电子等电子信号。
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4.图象显示和记录系统:早期SEM采用显象管、照相机等。数字式SEM采用电脑系统进行图象显示和记录管理。
]idD&5gd 5.真空系统:真空度高于 10 -4 Torr 。常用:机械真空泵、扩散泵、涡轮分子泵
z]R!l%` 6.电源系统:高压发生装置、高压油箱。
[OToz~=) bm]dz;ljh 四、扫描电镜主要指标
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b$E 1.放大倍数 M=L/l
I}CA-8 P(gID 2.分辨率(本领)
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