扫描电镜培训资料.doc

扫描电镜1， 光学放大：最大的分辨率是0.2um，即1000倍的放大能力。它的放大与可见光的波长相关，小于0.2um的物体用光学显微镜无法辨识。2， 扫描电镜：用极细的电子束在样品表面扫描，将产生的二次电子用特制的探测器收集，形成电信号运送到显像管，在荧光屏上显示物体。微观体表面的立体构像，可摄制成照片。3， 结构组成：（1） 真空系统：真空泵+真空柱 真空泵用来在真空柱内产生真空。有机械泵、油扩散泵以及涡轮分子泵三大类，机械泵加油扩散泵的组合可以满足配置钨枪的扫描电镜的真空要求，但对于装置了场致发射枪或六硼化镧枪的扫描电镜,则需要机械泵加涡轮分子泵的组合。成象系统和电子束系统均内置在真空柱中。真空柱底端用于放置样品。要用真空，主要基于以下两点原因：（1）电子束系统中的灯丝在普通大气中会迅速氧化而失效，所以除了在使用扫描电镜时需要用真空以外，平时还需要以纯氮气或惰性气体充满整个真空柱。（2）增加电子运动的平均自由程，即增加电子的运行距离。（2） 电子束系统： 电子束系统由电子枪和电磁透镜两部分组成，主要用于产生一束能量分布极窄的、电子能量确定的电子束用以扫描成象。 电子枪：用于产生电子，主要有两大类，共三种。一类是利用场致发射效应产生电子，称为场致发射电子枪（金属尖端在高压条件下发射电子，冷发射电子）。这种电子枪极其昂贵，且需要小于10-10torr的极高真空。但它具有至少1000小时以上的寿命，且不需要电磁透镜系统。另一类则是利用热发射效应产生电子，有钨枪和六硼化镧枪两种。钨枪寿命在30100小时之间，价格便宜，但成象不如其他两种明亮，常作为廉价或标准扫描电镜配置。六硼化镧枪寿命介于场致发射电子枪与钨枪之间，为2001000小时，价格约为钨枪的十倍，图像比钨枪明亮510倍，需要略高于钨枪的真空，一般在10-7torr以上。 电磁透镜：热发射电子需要电磁透镜来成束，所以在用热发射电子枪的扫描电镜上，电磁透镜必不可少。通常会装配两组： 1，汇聚透镜：汇聚透镜用汇聚电子束，装配在真空柱中，位于电子枪之下。通常不止一个，并有一组汇聚光圈与之相配。但汇聚透镜仅仅用于汇聚电子束，与成象会焦无关。 2，物镜：物镜为真空柱中最下方的一个电磁透镜，它负责将电子束的焦点汇聚到样品表面。（3） 成像系统：电子经过一系列电磁透镜成束后，打到样品上与样品相互作用，会产生次级电子、背散射电子、欧革电子以及X射线等一系列信号。所以需要不同的探测器譬如次级电子探测器、X射线能谱分析仪等来区分这些信号以获得所需要的信息。虽然X射线信号不能用于成象，但习惯上，仍然将X射线分析系统划分到成象系统中。4， 工作原理： A：电子束发射 B：加速电压加速电子 C：电磁透镜聚焦电子，发射到样品上（扫描线圈控制电子束扫描样品） D：接收仪器接收信号，处理，放大，成像。5， 放大倍数： 在显像管中电子束在荧光屏上最大扫描距离和在镜筒中电子束针在试样上最大扫描距离的比值M=l/L式中l指荧光屏长度；L是指电子束在试样上扫过的长度。这个比值是通过调节扫描线圈上的电流来改变的。6， 样品的预处理：A：表面干净：防止污染真空系统B：表面干燥：防止气化现象和污染真空系统C：导电处理：当入射电子束打到样品上，会在样品表面产生电荷的积累，形成充电和放电效应，影响对图象的观察和拍照记录。因此在观察之前要进行导电处理，使样品表面导电。7， FEI扫描电镜的特点：1， 场致发射电子枪；2， 各种不同的真空条件，满足不同的检测需要；3， 无需做导电处理：低真空/环境真空技术使得不导电样品和/或含水样品不经导电处理即可直接成像和分析，样品表面无电荷累积现象；4， 温度范围大：- 165 C到1500 C。8， FEI扫描电镜的应用： 金属及合金, 氧化/腐蚀, 断口, 焊点, 抛光断面, 磁性及超导材料 陶瓷, 复合材料, 塑料 薄膜/涂层地质样品断面, 矿物 软物质: 聚合物, 药品, 过滤膜, 凝胶, 生物组织, 木材 颗粒, 多孔材料, 纤维9， 主要部件：1， 电子光学系统：肖特基场发射电子枪和镜筒2， 物镜光阑系统3， 真空系统：高真空；低真空，环境真空 样品室真空度 (高真空模式) 6e-4 Pa 样品室真空度(低真空模式) 10 to 130 Pa 样品室真空度(环境真空模式) 10