SEM扫描电子显微镜知识要点VIP免费

1扫描电子显微镜知识A—Z/SEM的构造扫描电子显微镜（SeanningElectronMicroscope：SEM）是观察样品表面的装置。用很细的电子束（称为电子探针）照射样品时，从样品表面会激发二次电子,在电子探针进行二维扫描时，通过检测二次电子形成一幅图像，就能够观察样品的表面形貌。SEM的构造装置的结构SEM由形成电子探针的电子光学系统、装载样品用的样品台、检测二次电子的二次电子检测器、观察图像的显示系统及进行各种操作的操作系统等构成（图1），电子光学系统由用于形成E子探针的电子枪、聚光镜、物镜和控制电子探针进行扫描的扫描线圈等构成，电子光学系统（镜筒内部）以及样品周围的空间为真空状态。图1SEM的基本结构亀子呈示聚戦2灯埜加猎电ISJI1*1阳极图2电子枪的构造图电子枪电子枪是电子束的产生系统，图2是热发射电子枪的构造图。将细（0.1mm左右）钨丝做成的灯丝（阴极）进行高温加热（2800K左右）后，会发射热电子,此时给相向设置的金属板邙日极）加以正高圧（1〜30kV）,热电子会汇集成电子束流向阳极，若在阳极中央开一个孔，电子束会通过这个孔流出，在阴极和阳极之间，设置电极并加以负电圧，能够调整电子束的电流量，在这个电极（被称为韦氏极）的作用下，电子束被细聚焦，最细之处被称为交叉点（Crossover），成为实际的光源（电子源），其直径为15〜20口m。以上说明的是最常用的热发射电子枪此外还有场发射电子枪和肖特基发射电子枪等。热发射电子枪的阴极除使用钨丝外，还使用单晶六硼化镧（LaB6），LaB6由于活性很强，所以需要在高真空中工作。图9SEM和光学显微镜的景深3透镜的构造电子显微镜一般采用利用磁铁作用的磁透镜。当绕成线圈状的电线被通入直流电后，会产生旋转对称的磁场，对电子束来说起着透镜的作用。由于制作强磁透镜（短焦距的透镜）需要增加磁力线的密度，如图3所示，线圈的周围套有铁壳（轭铁），磁力线从狭窄的开口中漏洩出来，开口处被称作磁极片（极靴），经精度极高的机械加工而成。磁透镜的强度能随通入线圈的电流改变而改变，这是光学透镜所不具备的特长。SEM的景深在观察有纵深感的样品时，如果近处聚焦了，远处就离焦。在这种情况下，远、近图像模糊圈大，叫做景深大，如果远、近图像模糊圈小，叫做景深小。图8如所示，电子探针的平行度高（孔径角小），即使焦点变化很大，图像也保持聚焦，如果电子探针有一定的角度（孔径角大），焦点即使变化很小，图像离焦也很严重。象光学显微镜不使用电子探针时，从样品方向看到的物镜角度（孔径角）小景深则大，角度大景深则小。另一方面，即便是图像模糊，在倍率低的时候感觉不到，但在倍率增大的时候能够发现，也就是说，景深也随放大倍率的变化而改变。图8电子探针孔径角和景深光轴1辄扶■图3磁透镜的构造to3I1CX；W懸光镜址手飆助璨状悲聚光镣At于轉励電狀窑4在图9的图表中显示了SEM和光学显微镜的不同景深，虽然光学显微镜中的实体显微镜获得的图像景深比较大，但用SEM获得的景深还要大很多，这是因为与光学显微镜的物镜孔径角相比，电子探针的孔径角要小很多的缘故。此外SEM的景深根据观察条件而改变。图10是用光学显微镜和SEM对螺丝断口进行观察的比较。由于样品表面凹凸不平，用光学显微镜，表面只有一部分被聚焦，而使用大景深的SEM，整个观察表面都被清晰地聚焦。聚光镜和物镜在电子枪的后方设置透镜，能够调节电子束的直径。SEM需要很细的电子束。图4中，在电子枪的后方设置了聚光镜和物镜的两级透镜，从电子枪中发射出的电子束经过两级透镜的聚焦形成电子探针。图4经透镜形成电子探针•聚光镜的作用增强聚光镜的透镜作用，电子探针以b/a的比例变细，如果减弱的话，电子探针则变粗。此外，在聚光镜与物镜之间，设置开了小孔的薄金属板即“光阑”。通过聚光镜的电子束撞到5光阑后，有一部分的电子束能通过小孔到达物镜。增大聚光镜的励磁电流，光阑上的电子束会大大地发散开来，只有一小部分的电子束能通过，所以到达物镜的电子数（包括探针电流）将会减少。相反，减弱聚光镜的励磁电流，光阑上的电子束并不会发生很大的发散，大部分的电子束通过光阑，到达物镜的电子数很多。也就是说，...