场发射扫描电镜介绍

1、场发射扫描电镜介绍场发射扫描电镜介绍-JEOL JapanElectronOpticsLaboratory日本電子光学研究所JEOL历历 史史分辨率:50埃1947年日本电子第一台透射电镜DA-1历历 史史捷欧路捷欧路( (北京北京) ) 科贸有限公司科贸有限公司北京上海广州武汉成都Japan Electron Optics LaboratorySEMTEMEPMAFIB日本电子株式会社-捷欧路(北京)科贸有限公司电子光学产品的侧重点电子光学产品的侧重点 透射电镜：微区内部观察/结构与成分分析 扫描电镜：微区表面观察和成份定性分析 电子探针：微区表面成份准确定量分析http:/www.jeol

2、.co.jphttp:/http:/http:/欢迎光临网站Aperture Angle Optimizing LensHigh performance Objective Lens1994 Semi-In-Lens FESEM JSM-6320F 2000 Semi-In-Lens FESEM JSM-6700F1987 In-Lens FESEM JSM-890JEOL扫描电镜的发展历史1966 World First SEM JSM-1In-Lens Detector1974 FESEM JFSM-301977 Compact FESEM JSM-F71988Multi-purpose

3、FESEM JSM-840F2001Analytical FESEM JSM-6500FConical FEGCold FEGIn-Lens Thermal FEGJEOL has been the leader in SEM technology development for almost 50 years.Semi-In-lens2005Energy- filter JSM-7500FGB mode2011Hybrid lens JSM-7800FTTL modeJEOL扫描电镜扫描电镜 序列序列场发场发射射JSM-7800FJSM-7610FJSM-7500F JSM-7100F 钨钨

4、灯灯丝丝JSM-IT300JSM-6510JSM-6010NewFEGW或LaB6扫描电镜的简单原理扫描电镜的简单原理光源聚光镜扫描线圈物镜物镜光阑样品SE detector 二次电子探测器 ：观察形貌BSE detector 背散射电子探测器 ：观察构成EDS 能谱探测器 ：能量色散成分分析WDS 能谱探测器 ：波长色散成分分析EBSD探测器 ：织构分析 冷场发射JSM-7500F热场发射JSM-7100F低真空钨灯丝JSM-IT300LV分辨率1.0nm(15kV)1.2nm(15kV)3.0nm(15kV)1.5nm(1kV)3.0nm(1kV)20nm(1kV)最大束流2nA200n

5、A 1uA束流稳定度5%/12h需要Flash1%/24h; 0.2%/h;1%工作温度300K1800K真空度10-8Pa10-7Pa10-4Pa能量发散度0.3-0.5eV0.6-0.9eV1.5eV-发射体寿命保证1年保证3年较短发射体价格US$1,500US$20,000US$20分析功能扩展性EDS/EBSP/WDS有限EDS方便EDS/EBSP/WDS方便EDS/EBSP/WDS侧重点高分辨图像观察多功能分析多功能分析三种类型光源性能比较三种类型光源性能比较2800K光源和图像对比光源和图像对比FEGW 最近的一些新技术介绍最近的一些新技术介绍 物镜设计 最佳光阑角控制器 气锁交换

6、 GB模式 能量过滤器 物镜的不同设计物镜的不同设计14加速电压 : 1.0 KeV(GB)WD : 4.0 mm资料提供 : 日本东北大学 多元物质科学研究所阿尻雅文教授 富樫贵成博士 Out-Lens物镜物镜适合磁性样品适合磁性样品 最近的一些新技术介绍最近的一些新技术介绍 物镜设计 最佳光阑角控制器 气锁交换 GB模式 能量过滤器大电流下的小束斑大电流下的小束斑Condenser lensObjective lens apertureAperture angle optimizing lens(ACL)Semi-inlens objective lensSpecimenJEOL High

7、 Power Optics forms fine electron probe even at high probe current due to Aperture angle optimizing lens.Conventional optics suffers from large probe diameter when probe current is increased for efficient analysis works.Click this illustration to show the movie.200nA500pA5nA50pA碳膜上蒸金x50,000 15kV1 mm

8、大电流下的小束斑（分辨率）大电流下的小束斑（分辨率） 最近的一些新技术介绍最近的一些新技术介绍 物镜设计 最佳光阑角控制器 气锁交换 GB模式 能量过滤器气锁换样气锁换样1. 日本电子专利的一步式样品交换， 方便快捷。2. 样品室保持高真空，污染小。Click this illustration to show the movie.气锁交换样品， 样品室真空波动小，利用电子枪的长寿命。10-4PaAtmosphere样品插入样品室内真空压力气锁换样气锁换样 最近的一些新技术介绍最近的一些新技术介绍 物镜设计 最佳光阑角控制器 气锁交换 GB模式 能量过滤器Gentle Beam Gentle

9、Beam -GB -GB 模式模式The Gentle Beam (GB) : 在电子束到达样品表面前减速 The Gentle Beam (GB) : 减少充电效应The Gentle Beam (GB) : 低电压下的高分辨率样品表面激发的二次电子和背散射电子偏压样品500V without GB-mode300V GB100V GBSpecimen: Polymer crystal GBGB模式模式抑制充电效应，提高分辨率抑制充电效应，提高分辨率介孔硅（未喷金处理）GBGB模式模式抑制充电效应，提高分辨率抑制充电效应，提高分辨率 最近的一些新技术介绍最近的一些新技术介绍 物镜设计 最佳光

10、阑角控制器 气锁交换 GB模式 能量过滤器 Energy of electronNumber of electronSEBSE能量过滤可以探测样品表面释放的所有或者部分电子能量过滤装置由一些静电场装置来组成Accelerating voltager r能量过滤能量过滤ElectrodeSpecimenAcceleration electrodeDeceleration electrodeThe objective lens and r-filterObjective lensElectrodeUpper detectorr r能量过滤组成能量过滤组成过滤模式过滤模式探测电子探测信息标准标准Sb

11、Sb二次电子（SE）表面形貌SbSbSE+BSE（可调） 表面形貌+成分标准标准BsBs背散射电子（BSE）成分BsBsBSE+SE（可调） 成分+表面形貌EVEVSE（可调）表面形貌r能量能量过滤过滤r r能量过滤能量过滤成像模式及信息成像模式及信息选择图像模式r-filterr r能量过滤操作能量过滤操作电子混合比例Gold Labeled Cells Specimen courtesy of Dr. Hyatt, CSIRO, Australia Secondary electron image SE ModeBackscattered electron image Secondary

12、electron image with Sb Moder r能量过滤能量过滤成像模式及信息成像模式及信息SEBsBE样品:钛酸钡陶瓷 2 kV 6,000 Xr r能量过滤能量过滤成像模式及信息成像模式及信息32在高加速电压下呈“透明”状的样品也能观察其表面极低加速电压图像 80 V空间尺寸空间尺寸15kV1.5mm5kV0.2mm1.分析区域的空间尺寸，不仅是束斑尺寸， 还包括电子散射的区域。2.低加速电压下，散射区域明显缩小。Specimen: AlRBEIWDSRTEDEDSLNTEDSEBSDLNT俯视图侧视图frontEBSD优化的样品室接口位置设计优化的样品室接口位置设计高速元素高

13、速元素MappingMapping(EDS)(EDS)5kV, 110nA, 1minSpecimen: Melting pot36测试时间60秒（实时）JEOL Only彩色面分布样品:贴片电容截面测试倍率：x10,000加速电压：5kV探针电流：50nA用定性图谱的测试时间可进行元素面分布用低加速电压可在短时间内进行高空间分辨率的元素面分布测试高速元素高速元素MappingMapping(EDS)(EDS)37EBSD高精度晶体取向分析NDTD也适合于磁性材料的高精度晶体取向分析分析点: 118585尺寸: X Max: 80.00 m Y Max: 79.89 m 步长: 0.25 m相

14、: Nd2Fe14B铁钕硼铁钕硼日本电子场发射扫描电镜日本电子场发射扫描电镜JSM-7500FJSM-7100F JSM-7610F JSM-7800FJSM-7800FJSM-7500FJSM-7610FJSM-7100FLine Up of JEOL FESEM热场冷场热场热场FEG 类型Super hybrid lensSemi-inlensSemi-inlensOut-lens 物镜极低电压、极高分辨、极大束流低电压、高分辨低电压、高分辨、极大束流高分辨、极大束流 概念0.8nm15kv;1.2nm1kv=0.01kVResolution200nA(15KV)Max 2nA200nA(

15、15KV)200nA(15KV)束流Very goodSlow changeVery goodVery good稳定性0.5eV0.2eV0.5eV0.5eV能量发散度气锁换样高低位电子探测器标准配置GB / r 能量过滤探测器高低位电子探测器高低位电子探测器高低位电子探测器标准配置标准配置标准配置标准配置标准配置标准配置标准配置1.0nm15kv;1.4nm1kv=0. 1kV1.0nm15kv;1.5nm1kv=0. 1kV1.2nm15kv;3.0nm1kv=0. 5kV1上海交通大学材料学院2成都电子科技大学3广州计量院4深圳比亚迪5华中科技大学6Nokia中国7南京师范大学8南京林业

16、大学9开发晶照明（厦门）Kaistar10威海三角轮胎 JSM-7100F JSM-7600F JSM-7800F1西安交通大学能动学院+SRBE+STEM2中科院地球化学研究所+SRBE3钢铁研究总院+SRBE+upper+STEM4中国科学院大连化物所+STEM5东莞SAE6吉林师范大学7重庆大学(3)8天津城建大学9西南大学10西安电子科技大学11北京大学深圳研究生院1北京工业大学+EDS+EBSD2西安交通大学+EDS3南京大学4江苏大学+EDS+WDS+EBSD5东北大学+EDS+EBSD6攀枝花钢铁集团公司+EDS+EBSD7香港大学8首都钢铁集团公司+EDS+WDS+EBSD9江苏省钢铁研究总院+EDS+WDS+EBSD10HK城市大学11兴澄江阴特种钢有限公司12北京有色研究总院+EDS+EBSD13中科院自动化研究所(2)15上海IST（北京）16郑州轻工业学院17西南交通大学18旭硝子显示玻璃（昆山）有限公司19清华大学材料学院+EDS+EBSD20中科院山西煤化所+EDS21郑州航天管理学院22山东质检院23中科院过程工程研究所24河南大学25武汉理工大学+EB26南京紫金山天文台27广州大学分析测试中心28天津通用半导体29北京瑞萨半导体30湖北大学31海南师范大学32西南大学（重庆)物理科学与技术学院33四川博物馆