掃描電子顯微鏡基礎(chǔ)知識
更新時間：2016-04-27 點擊量：2982
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zui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(xì)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。
掃描電子顯微鏡基礎(chǔ)知識具有以下的特點
(1) 可以觀察直徑為0 ～ 30mm的大塊試樣(在半導(dǎo)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(xué)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(dāng)高的分辨率，一般為 3.5 ～ 6nm。
(5)可以通過電子學(xué)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(jìn)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(jìn)行微區(qū)成分分析;配有光學(xué)顯微鏡和單色儀等附件時，可觀察陰極熒光圖像和進(jìn)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(jìn)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、掃描電子顯微鏡基礎(chǔ)知識掃描電鏡的主要結(jié)構(gòu)
1.電子光學(xué)系統(tǒng)：電子槍;聚光鏡(*、第二聚光鏡和物鏡);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(jìn)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。
