掃描電鏡成象原理及特點

 一、掃描電鏡成象原理
  掃描電鏡主要用二次電子觀察形貌，成像原理如圖所示。在掃描電鏡中，電子槍發射出來的電子束，經三個電磁透鏡聚焦后，成直徑為幾個納米的電子束。末級透鏡上部的掃描線圈能使電子束在試樣表面上做光柵狀掃描。試樣在電子束作用下，激發出各種信號，信號的強度取決于試樣表面的形貌、受激區域的成分和晶體取向。設在試樣附近的探測器把激發出的電子信號接受下來，經信號處理放大系統后，輸送到顯象管柵極以調制顯象管的亮度。由于顯象管中的電子束和鏡筒中的電子束是同步掃描的，顯象管上各點的亮度是由試樣上各點激發出的電子信號強度來調制的，即由試樣表面上任一點所收集來的信號強度與顯象管屏上相應點亮度之間是一一對應的。因此，試樣各點狀態不同，顯象管各點相應的亮度也必不同，由此得到的象一定是試樣狀態的反映。放置在試樣斜上方的波譜儀和能譜儀是用來收集x射線，借以實現x射線微區成分分析的。值得強調的是，入射電子束在試樣表面上是逐點掃描的，象是逐點記錄的，因此試樣各點所激發出來的各種信號都可選錄出來，并可同時在相鄰的幾個顯象管上顯示出來，這給試樣綜合分析帶來極大的方便。
  二、掃描電鏡成象襯度特點
  二次電子的象襯度與試樣表面的幾何狀態有關，二次電子的探測具有無影效應背散射電子特點背散射電子是指入射電子與試樣相互作用(彈性和非彈性散射)之后，再次逸出試樣表面的高能電子，其能量接近于入射電子能量( e。)。背散射電子的產額隨試樣的原子序數增大而增加，iμz2/3-3/4。所以，背散射電子信號的強度與試樣的化學組成有關，即與組成試樣的各元素平均原子序數有關。分辨率不如二次電子象，有較強的陰影效應，圖象有浮雕感。
  三、sem的主要特點
  1、放大倍率高
  可從幾十倍放大到幾十萬倍，連續可調。觀察樣品極為方便。
  2、分辨率高
  分辨率是指能分辨的兩點之間的zui小距離。sem是用電子束照射試樣，目前用w燈絲的sem，分辨率已達到3nm-6nm, 場發射源sem分辨率可達到1nm 。
  儀器的分辨率指標不是日常工作能實現的。拍攝分辨率照片是用碳鍍金的特殊試樣，拍照時規定一些特殊條件，如放大倍率、電子束電流、加速電壓等，有時要晚上沒有任何振動和干擾情況下進行多次拍照，尋找的圖像測量分辨率。
  3、景深大
  景深大的圖像立體感強，對粗糙不平的斷口試樣觀察需要大景深。一般情況下，sem景深比tem大10倍，比光學顯微鏡（om）大100倍。如10000倍時,tem 的δf＝1?m，sem的δf＝10?m； 100倍時，om的δf＝10?m，sem的δf=1000?m。
  4、保真度好
  試樣通常不需要作任何處理即可以直接進行形貌觀察，所以不會由于制樣原因而產生假象。這對斷口的失效分析及貴重試樣的分析特別重要。
  5、試樣制備簡單
  試樣可以是自然面、斷口、塊狀、粉體、反光及透光光片，對不導電的試樣只需蒸鍍一層10nm左右的導電膜。
  另外，現在許多sem具有圖像處理和圖像分析功能。有的sem加入附件后，能進行加熱、冷卻、拉伸及彎曲等動態過程的觀察。