《电子显微镜_上传.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子显微镜_上传.ppt（195页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章电子显微镜第一节：引言第二节：电子透镜第三节：透射电子显微镜总体结构第四节：电子与物质相互作用第五节原子受激后的弛豫过程第七节透射电镜的成像衬度第六节电子束产生的其他效应第九节透射电镜应用第十节电子图象的分析第十一节扫描电子显微镜（SEM）主体结构第十二节扫描电子显微镜（SEM）探测器第二章电子显微镜第十六节扫描电子显微镜（SEM）应用第十五节扫描电子显微镜（SEM）试样制备第十四节扫描电子显微镜（SEM）的特点第十三节扫描电子显微镜（SEM）衬度第十七节扫描电子显微镜操作Prior knowledge for TEM Nature,chargeandmassofelectronAtom
2、icstructureintermsofelectronsandnucleusTheideaoftheconductionbandorvalencebandCrystallinenatureofmostmaterialsEnergyintermsofeV,kineticenergyDeBroglie-energy/wavelengthconversionsAnode/cathodeterminologyDeflectionofachargebyamagneticfieldEnergytransferinbilliard-ballcollisionsTheconceptofdiffraction
3、Vectoralgebra(sum,difference,dotproduct,crossproduct)第二章电子显微镜第一节引言人眼的分辨：0.10.2mm借助光学显微镜:0.2m能否再提高:可以光学显微镜分辨率光学显微镜分辨率: 0.61 /NANA第二章电子显微镜第一节引言缩短波长:短波光辐射和带电粒子德布罗意假设:粒子的波粒二象性运动微观粒子的波长=h/mu对电子来说:m是电子的质量,u是速度第二章电子显微镜第一节引言初速度为零的电子在电位零到U内加速,获得的速度为当速度u远小于光速c时为:当速度u与光速c可比时为:第二章电子显微镜第一节引言不同加速电压下电子波的波长不同加速电压下电
4、子波的波长加速电压（加速电压（kV）电子波长电子波长(nm)2030501002000.008590.006980.005360.003700.00251第二章电子显微镜第一节引言当加速电压U是100kV时,电子波长为0.0037nm,是可见光波长的十万分之一因此,用电子束作照明源,可极大地提高显微镜的分辨率,这是电子显微镜的理论基础怎样实现怎样实现?观察：荧光物质和胶片成像问题：聚焦与放大第二章电子显微镜第一节引言1926年,法国物理学家Busch提出了关于电子在电磁场中运动的理论,指出指出: 具有旋转对称性的电磁具有旋转对称性的电磁场对电子来说场对电子来说, 可以起到透镜的作用可以起到透镜
5、的作用, 解决了电子解决了电子束聚焦问题束聚焦问题, 使电子显微镜制作成为可能使电子显微镜制作成为可能1932年,德国的Knoll和Ruska首先造出了电子显微镜，分辨率达到200nm，1934年他们把分辨率提高到50nm。1940年左右，出现了分辨率在10nm的商品电镜第二章电子显微镜第一节引言50年代，扫描电镜和电子探针得到了迅速发展。70年代后期，透射电镜和扫描电镜各取对方的长处发展成为透射扫描电镜，由于它兼有图象、结构和成分三方面的分析功能，被称作分析电镜。近年来，在扫描电镜基础上，发展起来扫描俄歇电子显微镜。第二章电子显微镜第二节电子透镜电子透镜是能产生旋转对称场的电极系统或线圈,它
6、们对电子束有聚焦作用,如同玻璃光学透镜对光线具有聚焦作用一样有两种形式的电子透镜静电透镜和磁透镜第二章电子显微镜第二节电子透镜静电透镜在电荷与带电物体周围有一种特殊的物质:电场电场对带电粒子的作用力为:F=qE可以分析电子在静电场中的运动,其运动规律与普通光学系统中光线的传播规律相类似第二章电子显微镜第二节电子透镜V1V212U1U2U1U2，电场方向向上在等电位面的切向，电子不受力在等电位面的法向，电子加速第二章电子显微镜第二节电子透镜双圆筒静电透镜示意图第二章电子显微镜第二节电子透镜三圆筒静电透镜原理示意图及结构第二章电子显微镜第二节电子透镜磁透镜运动电荷周围或载流导体的周围存在磁场运动电
7、子在磁场中所受作用力为第二章电子显微镜第二节电子透镜与旋转弯曲电场对电子束有聚焦作用类似,旋转对称磁场对电子束也有类似的会聚作用电子受力分析第二章电子显微镜第二节电子透镜能产生旋转对称的弯曲磁场的装置叫做磁透镜磁场范围比焦距小得多的磁极装置叫做短磁透镜第二章电子显微镜第二节电子透镜短磁透镜的结构图第二章电子显微镜第二节电子透镜磁透镜的特点总是会聚透镜变焦距透镜易于绝缘成像质量好像位差:像有旋转第二章电子显微镜第二节电子透镜电子透镜的像差几何像差和色差主要为:球差,像散和畸变球差:很难矫正,在小孔径下应用第二章电子显微镜第二节电子透镜像散:电磁式消像散器适当地加以补偿和矫正畸变:放大倍数越大,畸
8、变越小色差:电子束能量变化率:提高电源的稳定度第二章电子显微镜第二节电子透镜景深10-210-3d0=1nm, Df=2002000nm焦深Dl=Df*M2焦深比景深大许多倍。第二章电子显微镜第三节透射电镜总体结构与光学显微镜非常相似所有的透镜都是短磁透镜电子枪和荧光屏第二章电子显微镜第三节透射电镜电子枪结构三极枪原理示意图A Thermionic Electron Gun functions in the following manner 1Anpositiveelectricalpotentialisappliedtotheanode2Thefilament(cathode)isheate
9、duntilastreamofelectronsisproduced3Theelectronsarethenacceleratedbythepositivepotentialdownthecolumn4Anegativeelectricalpotential(500V)isappliedtotheWheneltCap5AstheelectronsmovetowardtheanodeanyonesemittedfromthefilamentssidearerepelledbytheWheneltCaptowardtheopticaxis(horizontalcenter)6Acollection
10、ofelectronsoccursinthespacebetweenthefilamenttipandWheneltCap.Thiscollectioniscalledaspacecharge7Thoseelectronsatthebottomofthespacecharge(nearesttotheanode)canexitthegunareathroughthesmall(6.338J)（E6.338J）式中J=13.5Z(eV)外层电子跃迁到内层空穴的同时，将多余能量传给外层电子跃迁到内层空穴的同时，将多余能量传给另一个电子，如果能量足够，就使后者发射出来而另一个电子，如果能量足够，就使
11、后者发射出来而成为俄歇电子。成为俄歇电子。 第二章电子显微镜第五节第五节 原子受激后的弛豫过程原子受激后的弛豫过程原子受激后处于能量较高的状态，它将自发地跃迁原子受激后处于能量较高的状态，它将自发地跃迁到能量较低的状态，这种过程称做弛豫或退激。其到能量较低的状态，这种过程称做弛豫或退激。其过程有：过程有： 1. 俄歇电子发射俄歇电子发射第二章电子显微镜第五节原子受激后的弛豫过程LMM过程俄歇电子能量主量子数大于主量子数大于1的壳层分成几个分壳层，如果能量的壳层分成几个分壳层，如果能量低的几个分壳层的空穴被同一主壳层内能量高的支低的几个分壳层的空穴被同一主壳层内能量高的支壳层填充，这种跃迁叫做壳
12、层填充，这种跃迁叫做CK跃迁。实测跃迁。实测CK跃迁一跃迁一般限于重元素。般限于重元素。CK跃迁几率相当大，有时可超过跃迁几率相当大，有时可超过不同壳层间的跃迁。不同壳层间的跃迁。第二章电子显微镜第五节原子受激后的弛豫过程 2. CK跃迁跃迁无辐射跃迁无辐射跃迁第二章电子显微镜第五节原子受激后的弛豫过程KL1L2L3CK跃迁第二章电子显微镜第五节原子受激后的弛豫过程受激原子退激时，将多余的能受激原子退激时，将多余的能量以光子辐射的形式放出量以光子辐射的形式放出 3. 特征特征X射线射线电子激发产生的特征电子激发产生的特征X射线是电子探针的物理基础。射线是电子探针的物理基础。第二章电子显微镜第五
13、节原子受激后的弛豫过程 4. 复电离和复弛豫复电离和复弛豫多电离：一个电子同时使一个原子中两个以多电离：一个电子同时使一个原子中两个以上的电子电离。上的电子电离。复弛豫：弛豫后的产物不止一个的过程。复弛豫：弛豫后的产物不止一个的过程。 如如：双光子辐射，辐射俄歇过程，双：双光子辐射，辐射俄歇过程，双俄歇过程俄歇过程 一般说来，是在图谱上产生干扰的噪声。一般说来，是在图谱上产生干扰的噪声。 第二章电子显微镜第五节原子受激后的弛豫过程物体发光的能力通常与物体发光的能力通常与“激活剂激活剂”的存在有关，如的存在有关，如各种荧光粉。激活剂可以是主体物质中浓度较低的各种荧光粉。激活剂可以是主体物质中浓度
14、较低的杂质原子，也可以是物质中个元素间的非化学配比杂质原子，也可以是物质中个元素间的非化学配比而产生的某种元素的过剩晶格空位等晶体缺陷。而产生的某种元素的过剩晶格空位等晶体缺陷。5. 阴极荧光阴极荧光高能量的电子束照射到晶体物质上时，发出可高能量的电子束照射到晶体物质上时，发出可见光，红外或紫外辐射的现象。见光，红外或紫外辐射的现象。在电子束轰击下，试样产生各种信息的过程大致分为：第二章电子显微镜第六节信息及其产生过程1. 信息的产生信息的产生（1）相互作用（入射电子与试样原子的碰撞）（2）产生次级束或改变原来的性能（3）输运过程，从表面上传输到表面（4）逸出表面（5）被探测到第二章电子显微镜
15、第五节信息及其产生过程1. 信息的产生信息的产生（3）和（4）比较复杂，一般近似地输运过程作一般自由程处理，而逸出表面简化为逸出功的影响，只要能量足以克服势垒而方向又合适即可飞离表面。（1），（2）已讨论过（5）在各种分析技术中介绍第二章电子显微镜第五节信息及其产生过程 2. 信息的种类信息的种类信息有不同的分类法a.按其载体即次级束的种类分有：电子，光子，电子诱导脱附中的离子或中性粒子等，样品为半导体时，还可以产生电子-空穴对。b.按其性质又可以分为：次级束带有能量，动量以及由电子-空穴对产生的束感生电动势等第二章电子显微镜第五节信息及其产生过程c.按其说明试样的问题又可分为：组成，结构，表
16、面形貌和表面原子的电子态等。第二章电子显微镜第五节信息及其产生过程最常用的分类方法是：按次级粒子分类的信息有：1.弹性散射电子2.背散射电子3.透射电子4.吸收电流5.二次电子6.俄歇电子7.各种X射线弹性散射电子是由弹性散射所产生的，其能量与入射电子相同，在适当的条件下可以产生电子衍射，是电子衍射的基础。第二章电子显微镜第五节信息及其产生过程 1. 弹性散射电子弹性散射电子第二章电子显微镜第五节信息及其产生过程背散射电子是入射电子经过多次弹性和非弹性散射所形成的，绝大多数背散射电子的能量与入射电子的能量相近。有时将弹性散射电子也包括在背散射电子之中。2 背散射电子背散射电子第二章电子显微镜第
17、五节信息及其产生过程2 背散射电子背散射电子背散射系数是背散射电子数和入射电子数的比值背散射系数与原子序数的依赖关系第二章电子显微镜第五节信息及其产生过程2 背散射电子背散射电子开始增长快，而后逐渐放慢这样，不同元素产生不同的背散射电子背散射系数与入射电子的初始能量关系不大，10-30keV范围的入射电子的背散射系数是常数。第二章电子显微镜第五节信息及其产生过程2 背散射电子背散射电子背散射系数和试样倾角有关超过30度以后，背散射系数增加得很快形貌图（1）原子序数越大，散射角越大，散射机会越多，背散射系数越大；第二章电子显微镜第五节信息及其产生过程2 背散射电子背散射电子背散射电子的实验规律：
18、（2）原子序数越大，背散射离开表面前在试样中的路程愈短，损失能量越少，因此背散射电子的平均能量越大；（3）试样倾角越大，入射电子的轨道靠近以至射出表面的机会越多，因此背散射系数大。第二章电子显微镜第五节信息及其产生过程3. 透射电子透射电子试样很薄（数百nm），入射电子穿透试样而形成透射电流，透射电镜中用来分析试样的组成和缺陷。第二章电子显微镜第五节信息及其产生过程 4. 吸收电流吸收电流 若设入射电流为ip，背散射，透射，吸收，次级电子流强度分别为ib，ir，ia，is，则当试样很厚，ir=0，若is为一恒量，则：第二章电子显微镜第五节信息及其产生过程即吸收电流与背散射电流存在互补关系，这就
19、反映了样品的同一信息。第二章电子显微镜第五节信息及其产生过程5. 二次电子二次电子第二章电子显微镜第五节信息及其产生过程广义讲，逸出样品表面的电子均为二次电子，能量分布如图，真正的二次电子区，经非弹性背散射电子区，弹性散射电子区，EP为入射电子能量。区电子能量在50eV以下，大部分来源于自由电子在入射电子的作用下，而获得部分能量而逸出表面的电子，也有一部分是损失了大部分能量的初级电子，也有输运过程中丧失特征能量的俄歇电子。第二章电子显微镜第五节信息及其产生过程二次电子逸出表面时，受表面的物理，化学状态和表面处电势的影响较大。扫描电镜用来观察表面的微观形貌等。二次电子产额第二章电子显微镜第五节信
20、息及其产生过程50eV以下二次电子数和入射电子比为二次电子产额。二次电子产额与入射电子能量的关系 不同材料对应于最大二次电子产额的入射电子能量不同不同材料对应于最大二次电子产额的入射电子能量不同第二章电子显微镜第五节信息及其产生过程二次电子产额与试样倾角的关系为：是垂直时的产额，大于80,二次电子像衬度的主要来源。第二章电子显微镜第五节信息及其产生过程6. 俄歇电子俄歇电子俄歇电子带有元素的特征能量，信号很微弱，在特殊场合，利用它的信号来分析试样的表面组成，俄歇电子分析。以后讲述 7. X射线射线第二章电子显微镜第五节信息及其产生过程连续谱：探伤，诊断等特征X射线：微区成分分析第二章电子显微镜
21、8 信号逸出深度信号逸出深度俄歇电子的能量在数十俄歇电子的能量在数十eV2000eV之间，平均自由之间，平均自由程程0.52.0nm，约，约13个单原子层个单原子层 ；二次电子的能量在二次电子的能量在50eV以内，逸出过程中可能损失以内，逸出过程中可能损失部分能量而本身不带特征能量；部分能量而本身不带特征能量；背散射电子的能量更高，逸出深度更大；背散射电子的能量更高，逸出深度更大；X射线截面约为电子的射线截面约为电子的10-4，逸出深度在微米量级。逸出深度在微米量级。第二章电子显微镜8 信号逸出深度信号逸出深度第二章电子显微镜第六节电子束产生的其他效应1. 吸附与脱附效应吸附与脱附效应入射电子
22、使表面吸附的气体分子中的价电子激发甚至电离，当受激离子与表面相互作用时，可从表面脱附。脱附的产物可以是中性的离子（原子），也可能是激发态或带电的正负离子。虽然离子的脱附截面只占总脱附截面的百分之几，但离子便于检测，测定离子的种类，能量，产额的等，构成电子诱导脱附的物理基础。这种微分析方法可研究表面各种吸附态，吸附量和某些复杂的吸附体系。第二章电子显微镜第六节电子束产生的其他效应1. 吸附与脱附效应吸附与脱附效应第二章电子显微镜第六节电子束产生的其他效应1. 吸附与脱附效应吸附与脱附效应电子轰击也可以使表面吸附的气相分子激发或电离，受激分子或原子可能吸附于表面或与表面发生反应，这就是电子诱导吸附
23、。产生因素：1.电子束照射2.残余气体的存在例如：残余气体中的CO和O2在电子束的作用下，将诱导O在Si表面增强吸附。第二章电子显微镜第六节电子束产生的其他效应2.化学效应光刻胶3.热效应只有一小部分转化为信号，大部分转化为热。加热4.荷电效应当电子束照射绝缘体时，次级发射电子1，负电荷积累次级发射电子1，正电荷积累。第二章电子显微镜第七节透射电镜的成像衬度电子束在穿越试样的过程中，与试样物质发生作用，穿过试样后带有试样信息。但人眼不能直接感受到这些电子信息，需要将其转变为对人眼敏感的图象。第二章电子显微镜第七节透射电镜的成像衬度形成衬度的原理（1）散射衬度为了确保透射电镜的分辨本领，物镜的孔
24、径半角必须很小，即小孔径成像（一般是在物镜的背焦面上放一个被称为物镜光阑的小孔径光阑来达到这个目的的）。第二章电子显微镜第七节透射电镜的成像衬度形成衬度的原理（1）散射衬度小孔成像意味着只允许散射角小于的散射电子通过物镜成像，所有大于都被物镜光阑挡掉，不参与成像。设电子束射到原子量为M，原子序数为Z，密度为和厚度为t的样品上，透过样品的电子数为：第二章电子显微镜第七节透射电镜的成像衬度形成衬度的原理（1）散射衬度令N1、N2为A、B区样品单位参与成像的电子数则A，B两区的电子衬度G为：第二章电子显微镜第七节透射电镜的成像衬度形成衬度的原理（1）散射衬度对于相同的材料：第二章电子显微镜第七节透射
25、电镜的成像衬度形成衬度的原理（2）衍射衬度当电子入射方向与某一组晶面间距d的夹角满足布拉格公式时，就发生衍射。在透镜作用下，衍射束会聚成衍射斑点（3）相位衬度同光学显微镜类似第二章电子显微镜第七节透射电镜的成像衬度形成衬度的原理第二章电子显微镜第八节透射电镜样品制备用于透射电镜的试样不仅尺度很小，而且要很薄，使电子束能穿过。因此样品制备对透射电镜很重要。目前，已发展了很多种方法，各有其特点和应用范围主要有：1.支持膜法2.复型法3.薄试样制备a.化学腐蚀法；b.电解抛光法；c.喷射电解抛光法；d.离子轰击法。1.分辨率：0.2nm2.放大倍数：100601043.焦深和景深：4.加速电压：第二
26、章电子显微镜第八节透射电镜样品制备电镜的主要技术指标电子束在薄试样中的扩展度b是电子束达到下表面时的直径与入射到上表面时直径之差第二章电子显微镜透镜观察屏QxPDRQiPixi景深Dx/ 分辨率1nm，物镜5103，D200nm第二章电子显微镜P iDiPidM透镜观察屏 i= /M焦深Di=DM2/ 第二章电子显微镜第九节透射电镜应用1.分析固体颗粒的形状，大小，粒度分布等；2.研究由表面起伏现象所表现的微观结构问题；3.研究样品中各部分对电子散射能力不同的微观结构4.研究金属薄膜及其他晶态薄膜中各种对电子衍射敏感的结构问题；5.电子衍射分析第二章电子显微镜第九节透射电镜应用When inj
27、ecting Xe ions into an aluminum (Al) substrate, Xe microcrystals combine with each other to form Xe nanoparticles. Figure3ashowsthestatebeforethemicrocrystalscombine:Figure 3bshowsthestateduringthemicrocrystalsmerge:Figure3cshowsthestateafterthemicrocrystalshavecombined.第二章电子显微镜第九节透射电镜应用(a-c)Warpede
28、xperimentalHAADF-STEMimagesofCaTiO3crystalinthe001zoneaxis.(a)32nmunderfocusfromthestartingfocus,(b)starting(Scherzer)focus,and(c)32nmoverfocusfromthestartingfocus.(d-f)AverageandpolynomialprocessedHAADFSTEMimageswiththecorrespondingscaledcalculatedbeamprofiles.(d)32nmunderfocus,(e)starting(Scherzer
29、)focus,and(f)32nmoverfocus.Inthemiddleimage(e)positionsofTi-O(fullcircles)andCa(fullsquares)columnsareindicated.(g)IntensityprofilesacrossTi-OandCaatomiccolumnsalong110direction.RelativeintensityofCacolumnsvariesforapprox.10%withinthefocusrangeof64nm.Thestartingfocuswassetclosetotheconditionofthemax
30、imuminformationtransfer.第二章电子显微镜第九节透射电镜应用第二章电子显微镜第九节透射电镜应用Specimen:Silicon(111).Alatticefringeof0.192nmcanbeclearlyobserved.第二章电子显微镜第九节透射电镜应用High-resolution TEM image. Specimen: Single crystal gold. Lattice fringes of 0.2 nm and 0.14 nm can be clearly observed. Also, it is possible to image a 0.1 nm
31、 lattice fringe.第二章电子显微镜第九节透射电镜应用第二章电子显微镜第九节透射电镜应用第二章电子显微镜第九节透射电镜应用第二章电子显微镜第九节透射电镜应用第二章电子显微镜第九节透射电镜应用asinglePtparticlesittingontheAufilmPtparticlesontheamorphousgraphitefilms第二章电子显微镜第九节透射电镜应用Theatomsinabismuthstrontiumcalciumcopperoxide(Bi2Sr2CaCu2O8)superconductor.BecauseofTEMsextraordinarilypowerf
32、ulresolution,thewavylinesoftheatomsareclearlyseen,showingtheirdisplacementandchargemodulation.第二章电子显微镜第九节透射电镜应用第二章电子显微镜第九节透射电镜应用第二章电子显微镜第九节透射电镜应用第二章电子显微镜第九节透射电镜应用第二章电子显微镜第九节透射电镜应用第二章电子显微镜第九节透射电镜应用第二章电子显微镜第九节透射电镜应用Precision TEM cross-section was prepared by FIB milling through the defect site detecte
33、d by light emission microscopy. a) Emission micrograph showing the location of the defect. b) TEM micrograph showing epi stacking fault in the light emitting area第二章电子显微镜第十节电子图象的分析电子图象的分析，要结合样品制备方法和特点以及反差形成机制，综合考虑才行，这需要有一定的实际经验，有时需要将透射图样和衍射图样相结合，才能正确理解图象中所包含的信息。电子与物质相互作用衬度的形成电子显微镜的组成：电子枪、透镜、荧光屏样品制备过
34、程：为什么，怎么办开机，观察解释图像：是否是自己想要的结果透射电子显微镜透射电子显微镜透射电子显微镜透射电子显微镜电子衍射分析：在结构分析中讲电子衍射分析：在结构分析中讲第二章电子显微镜第十一节扫描电子显微镜（SEM）主体结构从电子枪发出的电子束经聚光镜，物镜聚焦后，入射到式样上，式样发出的二次电子和背散射电子由电子探测器接收。在物镜内部有二组偏转线圈，由锯齿波发生器向线圈供电后，可以使电子束在试样上扫描。改变扫描范围可以得到不同放大倍数的像。第二章电子显微镜第十一节扫描电子显微镜（SEM）主体结构第二章电子显微镜第十一节扫描电子显微镜（SEM）主体结构第二章电子显微镜第十一节扫描电子显微镜（
35、SEM）主体结构第二章电子显微镜第十一节扫描电子显微镜（SEM）主体结构第二章电子显微镜第十一节扫描电子显微镜（SEM）主体结构第二章电子显微镜第十一节扫描电子显微镜（SEM）主体结构第二章电子显微镜第十一节扫描电子显微镜（SEM）主体结构二次电子探测器由闪烁体和光电倍增管组成，闪烁体将电子信号变换成光信号，光电倍增管将光信号变换成电信号并放大后送入仪器的电子学系统。在使用时，在探测器前加一100V正压，可把不同方向出射的二次电子拉向探测器，增加信号。第二章电子显微镜第十二节扫描电子显微镜（SEM）探测器背散射电子探测器是固体探测器，是一个加上偏压的pn结硅器件，高能电子在pn结处产生电子-空
36、穴对，电子和空穴被pn结自建电场分开产生信号。使用时，在其前加加一个-100V的负偏压，阻止二次电子，探测到的仅是背散射电子。第二章电子显微镜第十二节扫描电子显微镜（SEM）探测器第二章电子显微镜第十二节扫描电子显微镜（SEM）探测器第二章电子显微镜第十三节扫描电子显微镜（SEM）衬度背散射电子能量高，自由程大，分辨率差。背散射电子能量高，自由程大，分辨率差。1.背散射电子背散射系数随原子系数的增加而增加原子序数衬度背散射系数随倾角增大而增大倾角衬度（形貌像）第二章电子显微镜第十三节扫描电子显微镜（SEM）衬度2.吸收电子像衬度吸收电子信号强度与背散射电子像和二次电子像互补，因此，它产生的衬度
37、与背散射电子像相反。二次电子的产额与入射电子束角度的关系由，产生形貌像。第二章电子显微镜第十三节扫描电子显微镜（SEM）衬度3.二次电子的像二次电子的角分布第二章电子显微镜第十四节扫描电子显微镜（SEM）的特点分辨率高：2.0nm(实用）放大倍数：2020万倍连续变化聚焦景深长，视野大，图象清晰，富于立体感。第二章电子显微镜第十五节扫描电子显微镜（SEM）试样制备电荷积累，对不导电物体镀导电膜，用导电胶将样品粘在样品架上。第二章电子显微镜第十六节扫描电子显微镜（SEM）应用主要是形貌观测半导体器件制作中引进的物品(二次电子像)第二章电子显微镜第十六节扫描电子显微镜（SEM）应用表明景深大第二章
38、电子显微镜第十六节扫描电子显微镜（SEM）应用 300 700SEMmicrographofamicromachine第二章电子显微镜第十六节扫描电子显微镜（SEM）应用铝铜合金像:亮的为铝,暗的为铜,背散射电子像第二章电子显微镜第十六节扫描电子显微镜（SEM）应用毛发像第二章电子显微镜第十六节扫描电子显微镜（SEM）应用三氧化钼相貌像第二章电子显微镜第十六节扫描电子显微镜（SEM）应用昆虫翅膀像第二章电子显微镜第十六节扫描电子显微镜（SEM）应用金属断口：研究金属断裂原因第二章电子显微镜第十六节扫描电子显微镜（SEM）应用树枝石-一种矿物High-resolutionSEI.Specimen
39、:Evaporatedgoldparticlesoncarbonfilm.第二章电子显微镜第十六节扫描电子显微镜（SEM）应用微光机电系统:假彩色第二章电子显微镜第十六节扫描电子显微镜（SEM）应用第二章电子显微镜第十六节扫描电子显微镜（SEM）应用第二章电子显微镜第十六节扫描电子显微镜（SEM）应用第二章电子显微镜第十六节扫描电子显微镜（SEM）应用第二章电子显微镜第十六节扫描电子显微镜（SEM）应用第二章电子显微镜第十七节第十七节 扫描电子显微镜操作扫描电子显微镜操作第二章电子显微镜TheScanningElectronMicroscope,orSEM,isanincredibletool
40、forseeingtheunseenworldsofmicrospace.第二章电子显微镜Conventionallightmicroscopesuseaseriesofglasslensestobendlightwavesandcreateamagnifiedimage.第二章电子显微镜TheScanningElectronMicroscopecreatesthemagnifiedimagesbyusingelectronsinsteadoflightwaves.第二章电子显微镜TheSEMshowsverydetailed3-dimensionalimagesatmuchhighermag
41、nificationsthanispossiblewithalightmicroscope.Theimagescreatedwithoutlightwavesarerenderedblackandwhite.Below are five different images of the same mosquito.第二章电子显微镜Sampleshavetobepreparedcarefullytowithstandthevacuuminsidethemicroscope.第二章电子显微镜Biologicalspecimensaredriedinaspecialmannerthatprevents
42、themfromshriveling.BecausetheSEMilluminatesthemwithelectrons,theyalsohavetobemadetoconductelectricity.第二章电子显微镜Howdoyoumakeamosquitoconductive?OurSEMsamplesarecoatedwithaverythinlayerofgoldbyamachinecalledasputtercoater.第二章电子显微镜Nowthepreparedspecimenisready.第二章电子显微镜Thesampleisplacedinsidethemicroscop
43、esvacuumcolumnthroughanair-tightdoor.第二章电子显微镜Aftertheairispumpedoutofthecolumn,anelectrongunatthetopemitsabeamofhighenergyelectrons.Thisbeamtravelsdownwardthroughaseriesofmagneticlensesdesignedtofocustheelectronstoaveryfinespot.第二章电子显微镜Nearthebottom,asetofscanningcoilsmovesthefocusedbeambackandforth
44、acrossthespecimen,rowbyrow.第二章电子显微镜Astheelectronbeamhitseachspotonthesample,secondaryelectronsareknockedloosefromitssurface.Adetectorcountstheseelectronsandsendsthesignalstoanamplifier.第二章电子显微镜Thefinalimageisbuiltupfromthenumberofelectronsemittedfromeachspotonthesample.第二章电子显微镜TheScanningElectronMic
45、roscopeisrevealingnewlevelsofdetailandcomplexityintheamazingworldofmicro-organismsandminiaturestructures.第二章电子显微镜Hereisasmallpictureofthewholesystem扫描电子显微镜扫描电子显微镜电子与物质相互作用衬度的形成电子显微镜的组成样品制备过程：为什么开机，观察解释图像：是否是自己想要的结果扫描电子显微镜扫描电子显微镜电子探针分析：成分分析时讲电子探针分析：成分分析时讲光学显微镜、扫描电镜和透射电镜性能比较光学显微镜、扫描电镜和透射电镜性能比较性能性能光学显微
46、镜光学显微镜扫描电镜扫描电镜透射电镜透射电镜分辨分辨率率最高最高0.2 m0.5nm0.2nm一般一般1 m10nm1nm放大倍数放大倍数120002020万万10080万万景深景深20倍：倍：5 m100倍：倍：2 m1000倍：倍：0.7 m20倍：倍：5mm100倍：倍：1mm1000倍：倍：100 m5000倍：倍：20 m10000倍：倍：10 m同同扫扫描描电电镜镜，但但为为厚厚试试样样所所限限，一般一般100nm对样品制备的对样品制备的要求要求比较容易，对形比较容易，对形状和尺寸要求不状和尺寸要求不严格严格容易，对形状和容易，对形状和尺寸有一定要求尺寸有一定要求麻烦，要求很薄麻烦
47、，要求很薄 或复型，一般小或复型，一般小于于100nm，直径直径23mm操操 作作方便方便较方便较方便不太方便不太方便分析电子显微术简介分析电子显微术简介扫描透射电子显微镜STEM能量色散谱仪EDS电子能量损失谱EELS这种电镜除可进行常规的透射电子显微术外，这种电镜除可进行常规的透射电子显微术外，还可进行还可进行STEM、微区分析、微衍射研究微区分析、微衍射研究分析电子显微术简介分析电子显微术简介明场像和暗场像明场像和暗场像分析电子显微术简介分析电子显微术简介分析电子显微术简介分析电子显微术简介分析电子显微术简介分析电子显微术简介分析电子显微术简介分析电子显微术简介分析电子显微术简介分析电子
48、显微术简介分析电子显微术简介分析电子显微术简介分析电子显微术简介分析电子显微术简介分析电子显微术简介分析电子显微术简介分析电子显微术简介分析电子显微术简介分析电子显微术简介分析电子显微术简介第二章电子显微镜参考文献1吴自勤:电子、X光和固体相互作用I物理8卷5期，440页，1979年2吴自勤:电子、X光和固体相互作用II物理9卷1期，77页，1980年3刘永康等：电子探针X射线显微分析科学出版社，1973年第二章电子显微镜参考文献4P.赫什等著,薄晶体电子显微术刘安生等译，科学出版社，1983年5西门纪业等编著，电子显微镜的原理与设计科学出版社，1979年6王华馥，吴自勤，固体物理实验方法高等教育出版社，1980年
