1 / 26

材料电子显微分析

材料电子显微分析. 第 25 节 扫描电子显微镜的结构及工作原理. 燕山大学 材料电子显微分析. 前言. 扫描电子显微镜（ scanning electron microscope), 简称扫描电镜（ SEM ），是一种利用电子束扫描样品表面从而获得样品信息的电子显微镜。目前，扫描电镜已经在多个领域得到了应用，尤其在材料研究领域，扫描电镜已经成为了应用最为广泛的设备之一，这就迫切要求我们对扫描电镜要进行细致深入的了解。.

aizza
Download Presentation

材料电子显微分析

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 材料电子显微分析 第25节 扫描电子显微镜的结构及工作原理 燕山大学 材料电子显微分析

  2. 前言 扫描电子显微镜（scanning electron microscope),简称扫描电镜（SEM），是一种利用电子束扫描样品表面从而获得样品信息的电子显微镜。目前，扫描电镜已经在多个领域得到了应用，尤其在材料研究领域，扫描电镜已经成为了应用最为广泛的设备之一，这就迫切要求我们对扫描电镜要进行细致深入的了解。 燕山大学 材料电子显微分析

  3. 主要内容 • 扫描电子显微镜的历史 • 扫描电子显微镜的构造 • 扫描电子显微镜的工作原理 • 扫描电子显微镜的类型 燕山大学 材料电子显微分析

  4. 1、扫描电子显微镜的历史 德国科学家 Max Knoll在1935年设计的一台仪器被认为是第一台扫描电子显微镜。如左下图，他将一个阴极射线管改装，以便放入样品，从另一个阴极射线管获得图像。（两管用一个扫描发生器同步扫描，用二次电子信号调制另一台显示器。）束斑尺寸在0.1~1mm之间，因为二次电子发射的变化产生反差，但没有实用价值。装置虽然简单，但勾画出了扫描电镜的原理性轮廓。 燕山大学 材料电子显微分析

  5. 第一台可以用来检测样品的扫描电镜是1942年， Zworykin etal 在美国RCA实验室建造的，分辨率1微米。 二战后 英国剑桥大学工程系的Charles Oatley和McMullan在英格兰建造了他们的第一台SEM,到1952年，他们实现了50nm的分辨率。 Charles Oatley和McMullan建造的扫描电镜 燕山大学 材料电子显微分析

  6. 1965年首台商品化扫描电镜诞生，体现扫描电镜具有广泛的应用价值。1965年首台商品化扫描电镜诞生，体现扫描电镜具有广泛的应用价值。 英国剑桥仪器公司制造的第一台商品化扫描电镜 燕山大学 材料电子显微分析

  7. 1967 年观察到由于晶体取向，电子和晶格的相互作用而产生的电子通道花样反差，从而发展出现在广泛使用的商品化EBSD技术。 1975年 美国Amray公司率先将计算机引入到扫描电镜中，用于程序协调控制加速电压，放大倍数和磁透镜焦距的关系，二次电子图像分辨率达到6nm。 1980年代，扫描电镜开始加入EDS\WDS等分析装备，围绕扫描电镜发展的各种商品化探测器趋于成熟，很大程度拓展了扫描电镜的应用价值。 1985年 德国蔡司公司推出计算机控制的带有帧存器的数字图像扫描电镜。 1990年 全面进入数字图像扫描电镜时代。   燕山大学 材料电子显微分析

  8. 2、扫描电子显微镜的构造 现代扫描电镜结构示意图 燕山大学 材料电子显微分析

  9. 扫描电子显微镜系统组成 机械泵 扩散泵 真空泵 真空系统 分子泵 真空柱 扫 描 电 子 显 微 镜 离子泵 电磁透镜 钨灯丝枪 电子束 系统 电子枪 LaB6灯丝枪 场发射电子枪 成像系统 燕山大学 材料电子显微分析

  10. Q1：为什么需要真空环境？ （1）电子束系统中的灯丝在普通大气中会迅速氧化而失效；（2）为了增大电子的平均自由程，从而使得用于成像的电子更多。 钨灯丝 Q2：各种样式的电子枪发射源有何差别？ 热场发射灯丝 LaB6灯丝 燕山大学 材料电子显微分析

  11. 扫描电镜电子源比较 燕山大学 材料电子显微分析

  12. 入射电子 被散射电子 特征X光 二次电子 俄歇电子 吸收电子 试样 透射电子 3、扫描电子显微镜的工作原理 3.1材料与电子的相互作用 燕山大学 材料电子显微分析

  13. 电子枪 聚光镜 中间镜 扫描发生器 显示器 扫描线圈 物 镜 检测 放大 试样 3.2扫描电子显微镜的原理 扫描电子显微镜的工作原理 燕山大学 材料电子显微分析

  14. 入射电子 + V 电流 二次电子 光子 电子 光电倍增器 闪烁体 光导管 试样 SEM二次电子检测系统 燕山大学 材料电子显微分析

  15. 扫描作用原理图 燕山大学 材料电子显微分析

  16. 样品扫描区 荧光屏扫描区 信号转换 l L 样品空间 显示空间 成像原理图 燕山大学 材料电子显微分析

  17. θ=25 θ=0 θ=45 试样表面形态对二次电子产额的影响 多 少 中 黑 亮 灰 燕山大学 材料电子显微分析

  18. 二次电子像的形成 燕山大学 材料电子显微分析

  19. 几个常用概念 （1）放大倍率： 在扫描电镜中，如果把样品空间中长度为l 的直线成像到显示空间上，其长度放大为L，则放大倍率M定义为：M=l/L （2）像元：是指电子束在样品上获取信息的区域，这个区域产生的信息被传送到荧光屏上某个对应的亮点成像。像元的面积越小，图像分辨率越高。在高分辨荧光屏上，最小亮点即荧光粉颗粒直径约为0.1mm，像元直径r0与放大倍率M有如下关系：r0=100/M 燕山大学 材料电子显微分析

  20. α c （3）景深：当像平面固定时，在维持物体图像清晰的范围内，近物与远物在光轴上的最大距离差称为景深。 2r0 D b a 图像清晰区 表面粗糙样品景深示意图 燕山大学 材料电子显微分析

  21. (4) 分辨率 测定扫描电镜分辨率的金标样 燕山大学 材料电子显微分析

  22. 4、扫描电子显微镜的类型 商品扫描电镜主要分为两类：场发射扫描电镜（FEG SEM）和常规扫描电镜 （Conventional SEM，简称 C SEM)。此外，环境扫描电镜（ESEM)和可变压力扫描电镜也得到了越来越多的应用。 场发射与常规扫描电镜主要性能指标对比 燕山大学 材料电子显微分析

  23. FEI热场发射扫描电镜 Hitachi冷场发射扫描电镜 燕山大学 材料电子显微分析

  24. KYKY钨灯丝扫描电镜 Hitachi钨灯丝扫描电镜 燕山大学 材料电子显微分析

  25. FFI环境扫描电镜 燕山大学 材料电子显微分析

  26. 小结 扫描电镜的发展历史 扫描电镜的系统、构造、组成 扫描电子 显微镜的 结构及工 作原理 扫描电镜的工作原理和成像原理 扫描电镜的分类 燕山大学 材料电子显微分析

More Related