掃描電子顯微鏡的工作原理和特點

一、掃描電子顯微鏡的工作原理掃描電鏡是用聚焦電子束在試樣表面逐點掃描成像。試樣為塊狀或粉末顆粒，成像信號可以是二次電子、背散射電子或吸收電子。其中二次電子是*主要的成像信號。由電子槍發(fā)射的能量為5～35keV的電子，以其交叉斑作為電子源，經(jīng)二級聚光鏡及物鏡的縮小形成具有一定能量、一定束流強度和束斑直徑的微細電子束，在掃描線圈驅(qū)動下，于試樣表面按一定時間、空間順序作柵網(wǎng)式掃描。聚焦電子束與試樣相互作用，產(chǎn)生二次電子發(fā)射（以及其它物理信號），二次電子發(fā)射量隨試樣表面形貌而變化。二次電子信號被探測器收集轉(zhuǎn)換成電訊號，經(jīng)視頻放大后輸入到顯像管柵極，調(diào)制與入射電子束同步掃描的顯像管亮度，得到反映試樣表面形貌的二次電子像。掃描電子顯微鏡的工作原理和特點。

二、掃描電鏡的特點 1.可以觀察直徑為0 ～30mm的大塊試樣（在半導體工業(yè)可以觀察更大直徑），制樣方法簡單。 2.場深大（三百倍于光學顯微鏡），適用于粗糙表面和斷口的分析觀察；圖像富有立體感、真實感、易于識別和解釋。3.放大倍數(shù)變化范圍大，一般為15 ～200000倍，對于多相、多組成的非均勻材料便于低倍下的普查和高倍下的觀察分析。 4.具有相當高的分辨率，一般為3.5～6nm。 5.可以通過電子學方法有效地控制和改善圖像的質(zhì)量，如通過調(diào)制可改善圖像反差的寬容度，使圖像各部分亮暗適中。采用雙放大倍數(shù)裝置或圖像選擇器，可在熒光屏上同時觀察不同放大倍數(shù)的圖像或不同形式的圖像。6.可進行多種功能的分析。與X射線譜儀配接，可在觀察形貌的同時進行微區(qū)成分分析；配有光學顯微鏡和單色儀等附件時，可觀察陰極熒光圖像和進行陰極熒光光譜分析等。7.可使用加熱、冷卻和拉伸等樣品臺進行動態(tài)試驗，觀察在不同環(huán)境條件下的相變及形態(tài)變化等。

三、掃描電鏡的主要結(jié)構(gòu) 1.電子光學系統(tǒng)：電子槍；聚光鏡（**、**聚光鏡和物鏡）；物鏡光闌。 2.掃描系統(tǒng)：掃描信號發(fā)生器；掃描放大控制器；掃描偏轉(zhuǎn)線圈。 3.信號探測放大系統(tǒng)：探測二次電子、背散射電子等電子信號。 4.圖象顯示和記錄系統(tǒng)：早期SEM采用顯象管、照相機等。數(shù)字式SEM采用電腦系統(tǒng)進行圖象顯示和記錄管理。 5.真空系統(tǒng)：真空度高于10-4 Torr 。常用：機械真空泵、擴散泵、渦輪分子泵。 6.電源系統(tǒng)：高壓發(fā)生裝置、高壓油箱。

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