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1、电子显微分析与应用,1 透射电子显微分析 2 扫描电子显微分析 3 微区元素分析 4 微区物相分析5 应用举例,答疑地点：分析测试中心（校医院斜对面）205 答疑人： 王 超 电话：13775988566,电子显微分析与应用,电子显微分析的概念,利用经过聚焦的高能电子照射样品,考察样品的微观结构、微观形貌、微区元素组成以及微区物相组成的一种微区分析方法。,电子显微分析与应用,电子显微分析的仪器,微观结构,微观形貌,微区元素,微区物相,1. 透射电子显微镜,2. 扫描电子显微镜,微区元素分析附件,电子衍射物相分析,1. 透射电子显微分析,透射电子显微镜(简称透射电镜， TEM)是一种大型分析仪器
2、，是利用高能电子束穿过样品而进行微观分析的一种手段。自问世以来，已在材料科学、地质、生物、化工、医药、环保、冶金等许多方面得到广泛的应用。,1. 透射电子显微分析,（1）工作原理,1.1显微镜分析原理,透镜的物面、成象面和焦距的几何光学图 P物面 P成象面 L透镜中心 F后焦面,1. 透射电子显微分析,（1）工作原理,1.3电磁透镜,电磁式电子透镜原理 (a)螺旋线圈内的磁场 (b) 磁场内电子轨迹 (c) 光学透镜中光的轨迹,1. 透射电子显微分析,（1）工作原理,电子枪,照明系统,成象系统,样品,2. 扫描电子显微分析,扫描电子显微镜(简称扫描电镜，Scanning Electron Mi
3、croscope，SEM)是一种大型分析仪器，从1965年问世以来，已在材料科学、地质、生物、医学、物理、化学等科学领域获得越来越广泛的应用。而且为适应不同分析要求，相继安装了许多专用附件，实现了一机多用(如电子衍射，透射电镜，电子探针x射线显微分析等)。,我国1975年开始自行设计制造扫描电镜。,2. 扫描电子显微分析,SEM的特点：,(1)分辨本领高，能观测表面60左右的细节； (2)放大倍数可变范围大(10150000倍) ； (3)观察图象景深大，富有立体感(输油管腐蚀产物)； (4)制样简单，图象更近于样品真实状态； (5)可通过电子学方法控制和改善图象质量； (6)可进行综合分析，
4、如在观察形貌图象同时对微区进行元素分析，装不同的样品台，可直接观察不同环境(热、冷、拉伸等)下样品结构形态变化(动态观察)。,2. 扫描电子显微分析,(1) 电子与物质的相互作用、成象各论,1.1 电子与物质的相互作用,(1) 二次电子,(2) 背散射电子,(3) 透射电子,(4) 俄歇电子,(5) 吸收电子,(7) 感应电动势,(6) X射线,2. 扫描电子显微分析,(1) 电子与物质的相互作用与成象,1.1 电子与物质的相互作用,(1) 二次电子从距表面100左右深度范围内激发出来的低能电子； (2) 背散射电子从距表面0.11m深度范围内散射回来的入射电子，能量近似入射电子能量； (3)
5、 透射电子样品足够薄( 1m透)过样品的入射电子，能量近似入射电子能量；,2. 扫描电子显微分析,(1) 电子与物质的相互作用、成象各论,1.1 电子与物质的相互作用,(4) 俄歇电子从距样品表面几个至50左右深度范围内发射的具有特征能量的二次电子; (5) 吸收电子残存再样品中的入射电子； (6) X射线因原子激发与退激发过程而从样品的原子内部发射出来的具有一定能量的X射线，发射深度0.55m范围； (7) 感应电动势入射电子束照射半导体器件PN结产生的电动势。,2. 扫描电子显微分析,(1) 电子与物质的相互作用、成象各论,1.2 成象理论,(1) 二次电子,(2) 背散射电子,(3) 透
6、射电子,(4) 俄歇电子,(5) 吸收电子,(7) 感应电动势,(6) X射线,2. 扫描电子显微分析,(1) 电子与物质的相互作用、成象各论,1.2 成象理论,微区表面形貌,微区元素组成、含量,微区透射显微结构,晶体结构、缺陷及有无杂质等,确定部分材料的PN结的电性能,确定部分物质发光区域及光波波长,作用,2. 扫描电子显微分析,(2) 扫描电镜的成象原理,由电子枪发射并经过聚焦的电子束在样品表面扫描，激发样品产生各种物理信号，其强度随样品表面特征而变。于是样品表面不同的特征，按颇序、成比例地被转换为视频信号。然后检测其中某种物理信号，并经过视频放大和信号处理，用来同步地调制阴极射线管(CRT)电子束强度。原则上说，高能电子与固体样品相互作用产生的各种物理信号，经过放大后皆可作为调制信号，在CRT荧光屏上获得能反映样品表面各种特征的扫描图象。,2. 扫描电子显微分析,(2) 扫描电镜的成象原理,扫描电镜原理示意图,2. 扫描电子显微分析,(2) 扫描电镜的成象原理,构造： 扫描电镜由电子光学系统（镜筒） 扫描系统 信号检测放大系统 图象显示与记录系统 电源系统 真空系统等部分组成,3. 电子显微分析的应用,透射电子显微分析 扫描电子显微分析微区元素分析微区物相分析,微观结构,微观形貌,微区元素,微区物相,总结：,
