扫描电子显微镜（SEM） 绪言 扫描电子显微镜是自上世纪60年代作为商用电镜面世以来迅速发展起来的一种新型的电子光学仪器。由于它具有制样简单、放大倍数可调范围宽、图像的分辨率高、景深大等特点，故被广泛地应用于化学、生物、医学、冶金、材料、半导体制造、微电路检查等各个研究领域和工业部门。 1. 扫描电子显微镜的工作原理 扫描电镜是对样品表面形态进行测试的一种大型仪器。当具有一定能量的入射电子束轰击样品表面时，电子与元素的原子核及外层电子发生单次或多次弹性与非弹性碰撞，一些电子被反射出样品表面，而其余的电子则渗入样品中，逐渐失去其动能，最后停止运动，并被样品吸收。在此过程中有99%以上的入射电子能量转变成样品热能，而其余约 1%的入射电子能量从样品中激发出各种信号。如图 1所示，这些信号主要包括二次电子、背散射电子、吸收电子、透射电子、俄歇电子、电子电动势、阴极发光、X射线等。扫描电镜设备就是通过这些信号得到讯息，从而对样品进行分析的。 图 1 入射电子束轰击样品产生的信息示意图 SEM的电子成像原理包括二次电子成像(SEI)、背散射电子成像(BEI)和吸收电子成像。 二次电子成像(SEI)中入射电子与样品相互作用后，使样品原子较外层电子（价带或导带电子）电离产生的电子，称二次电子。二次电子能量比较低，仅在样品表面5nm－10nm的深度内才能逸出表面。二次电子象是表面形貌衬度，它是利用对样品表面形貌变化敏感的物理信号作为调节信号得到的一种象衬度。二次电子像分辨率比较高，所以适用于显示形貌衬度。二次电子的产生额与入射电子束能量及入射电子束角度有关。 背散射电子成像(BEI) 用背散射电子信号进行形貌分析，其分辨率远比二次电子低，因为背散射电子是在一个较大的作用体积内被入射电子激发出来的，成像单元变大是分辨率降低的原因。背散射电子信号随原子序数Z的变化比二次电子的变化显著的多，因此图像应有较好的成分衬度。图2是含镍材料的SEI图像和BEI图像。 图2 S EI 图像 图2 BEI 图像 吸收电子成像中吸收电子的产额与背散射电子相反，样品的原子序数越小，背散射电子越少．吸收电子越多，反之样品的原子序数越大，则背散射电子越多，吸收电子越少。因此，吸收电子像的衬度是与背散射电子和二次电子像的衬度互补的。背散射电子图像上的亮区在相应的吸收电子图像上必定是暗区。 2 . 扫描电镜的仪器结构 从结构上看，如图3所示，扫描电镜主要由七大系统组成，...
