《sem结构和原理》ppt课件.ppt

第三章 扫描电镜的结构与原理,第一节 扫描电镜的结构,一、电子光学系统,二、信号检测与转换系统,三、显示与记录系统,四、真空系统和供电系统,1、电子枪,一 电子光学系统,系列磁透镜,自给偏压式三极电子枪， 提供:30~50m的高速电子流,① 聚光镜： 作用：汇聚电子束流 30~50 m→3～10nm ② 物镜 ：(最下一级聚光镜) 作用：调节电子探针直径，微调图像清晰度 ③ 物镜可动光阑：减小, 100 m, 200m, 300m ④ 物镜消像散器：消像散，得到圆束斑,③ 光栅扫描 行（水平）扫描，幀（垂直）扫瞄 ④ 扫描信号发生器 特点：产生电流强度随时间增大而增大， 当但达到设定值时，瞬间降为零 ⑤ 同步的作用 使得样品上的部位和CRT图像一一对应 ⑥ 放大控制 改变镜筒中扫描线圈电流大小→改变样品 上扫描区域大小→改变放大倍数,,4 样品室 ① 空气锁闭装置 作用: 换样时保持镜筒真空 延长灯丝寿命 ② 样品台 可自由X,Y,Z三维运动 可旋转360度(水平) 可倾斜:-15度~+90度 ③ 样品室周围可驳接 SE,BE,X-ray EDS探头,二 信号检测与转换系统,收集极 加速极 荧光粉 SE探测器 探头 闪烁体 光电倍增管 光导管 圆玻片 1. 收集极 吸收SE，加速之 趋向探头,200～500VDC 2. 探头 ① 闪烁体：电子→光子 ② 加速极：10～12Kv 提高SE检测效率，增加SE通过铝膜的动能 ③ 光导管：传递光信号,,,,,3. 光电倍增管 光子→电信号，106增益 4. 放大器 前置放大 视频放大 经两级放大之后的电压信号调制显象管的栅极，以控制显象管内电子束打在荧光屏上的光点亮度,三 信号显示与记录系统,1、信号显示系统： 两个显象管 观察用CRT：分辨率低,长余辉 照相用CRT：分辨率高,短余辉 (2000线) 2、记录系统 数字照像系统： 打印机：热敏(分辨1200dpi×1200dpi)、 激光、喷墨等打印机 数码冲印：数字照像后形成数字图像 模拟照相系统：记录于黑白底片上,四 真空系统和供电系统 1、机械泵+扩散泵，真空度优于 10-5Torr 2、分子涡轮泵、离子泵(超高分辨率扫描电镜场发射电子枪使用）,扫描电镜结构方框图,第二节 SEM成像原理,一 电子束与样品的相互作用,二 扫描电镜的成像原理,1 信号的种类: 参见图56 2 与SEM成像有关的信号 ① 二次电子SE（10nm内的信息) 定义：样品（物质）原子核外电子受入射电子激 发后逸出样品表面时,称其为SE 关系：SE数量↗图像质量↗ 图像质量：图像反差、图像噪波点清晰度 ② X-ray（50~500nm) 伦琴射线，＝0.001~10nm 分类：特征X-ray（硬） ，连续X-ray（软）,一 电子束与样品的相互作用,X-ray,A. 特征X-ray 波长和能量随样品中各元素的不同而异 ，用于定 量、定性分析 Z↗激发的特征X-ray能量E↗波长↘ B. WDS： (Wavelength-Dispersive Spectrometer) 定量分析:Be4~U92,分析感量10－17～10－15g 优点：分辨率高，分析范围大，灵敏度高 缺点：速度慢，损伤和污染大 C. EDS： （Energy-Dispersive Spectrometer) 定性分析：Na11~U92 优点：简快，损伤小 缺点：分辨率低，分析范围小，灵敏度低,③背散射电子BE(50~100nm),定义：入射电子与样品成分发生弹性碰撞后， 被反射回来的电子 特点：与SE像互补 二 扫描电镜的成像原理 1. 二次电子像 能真实反映样品表面形貌（凹凸不平信息） 2. 多种效应 ① 倾角效应 SE产生率：∝1/cos ↗SE数↗图像质量↗,② 原子序数效应 特点： SE产生率随原子序数增加而增加 关系： 高Z区→被激发的SE数多→像亮 低Z区→被激发的SE数少→像暗 ★为何要离子溅射（喷镀黄金层）? 防止材料的损伤和荷电效应 提高SE发射率 排除原子序数效应的干扰 ③ 荷电效应(排除：导电处理) ④ 边缘效应(排除：降低加速电压),3. SEM的基本成像过程,产生电子探针→光栅扫描→产生信号→检 出信号→放大处理信号→转为视频信号→ 调制显象管→显像 TEM：整个像同时成立,荧光板显像 SEM：电视逐点成像,CRT显像 4. 放大倍率的调节 M=像的大小/扫描区域的大小 改变偏转线圈的电流→改变扫描区域大小 →改变放大倍率,第三节 SEM的性能与应用,一 扫描电镜性能,二 扫描电镜的特点,三 扫描电镜的应用,一、SEM的性能,1. 分辨率5~100Å， 取决于: 电子探针直径↘,↗ 电子波长↘ , ↗ 镜筒真空度↗,  ↗ 2. 像的放大倍数 20万 3. 成像的反差:取决于样品表面各处二次电子产生率 4. 焦深大:500倍时,1000m,一般1mm~0.1 m 景深大， 10mm(10×)，图像立体感强 5. 显像方式：CRT 6. 样品：实物，12＊8＊5cm 7 . 观察条件：真空（10－5Torr）,二、SEM的特点： ★ 放大倍数范围大， 景深大，图像富有立体感 操作简单，样品损伤和污染小 制样简单，样品可以很大 表面观察和微区成分分析可同时进行 TEM：高，适于研究细胞的精细结构， 病毒分子，二维图像，仪器复杂 SEM：表面结构研究，三维图像 三、 SEM的应用 观察表面超微结构，微区成分分析,作业,1. 扫描电镜的基本构造包括哪几部分? 与透射电镜相比，构造有什么特点? 2. 简述扫描电镜的基本成像过程。

3. 扫描电镜有哪些主要特点? 4. 二次电子传感器的组成?它们是如何对信号 进行处理的? 5. TEM物镜作用?其重要性? 6. 名词解释：二次电子 背散射电子,微粉作业所获得的中药微粉微观观察 ——细度细，无完整细胞；混合均匀，微团粒结构六味地黄丸,,六味地黄丸,,六味地黄丸,灵芝孢子粉,X1000,灵芝孢子粉,X5000,灵芝孢子,。