扫描电子显微系统.ppt

1、扫描电子显微系统,scanning electron microscope（SEM）,01 定义与相关概念,3,01 定义与相关概念,4,光学系统的最小分辨角瑞利判据,其中为波长，D为光瞳直径。如果简单的提高放大倍率，而不分辨细节，这样的显微镜没有意义。D不能做的很大，所以要提高分辨率，就要设法寻找波长更短的波。 德布罗意波粒二象性，电子也可以看成是一种波,01 定义与相关概念,5,试样,入射光线,透射光线,反射光线,反射光线,吸收光线,可见光与物体作用,电子束与物体作用,怎样利用电子与物质的相互作用来进行成像？,02 扫描电镜结构与原理,扫描电镜工作原理图,电子光学系统,样品室,电子学系统,

2、电子枪 电磁透镜 扫描线圈,真空系统,显示系统,电源系统 信号电子成像系统,简化扫描电镜工作原理图,02 扫描电镜结构与原理,电子枪的热阴极发射的电子受到阳极电压 加速并形成笔尖状电子束，其中最小直径 10-50um，经过2-3个电磁透镜的汇聚作用， 在样品表面汇聚成直径可以小到1-10nm的 细束流。,电子枪发射电子动态示意图,02 扫描电镜结构与原理,在末透镜上部的扫描线圈的作用下，电子束对试样表面进行扫描。扫描电镜中采用的是逐点成像的图像分解法，电子束在样品上作光栅扫描的同时，显像管中的电子束作同步扫描，扫描区域越小，荧光屏上图像放大倍率越大,电子束汇聚系统剖面图,02 扫描电镜结构与原

3、理,二次电子探测图,二次电子探头,扫描电镜可以接收从样品上发出来的多种信号电子来成像，不同的信号灯电子 要用不同的探测器，在高真空工作状态下，以二次电子信号的图像质量最好,02 扫描电镜结构与原理,扫描电镜样品室示意图,02 扫描电镜结构与原理,扫描电镜的真空系统,02 扫描电镜结构与原理,扫描电镜的电源系统,02 扫描电镜结构与原理,对样品的要求： 1、不会被电子束分解 2、在电子束扫描下热稳定性要好 3、能提供导电和导热通道 4、大小与厚度要适于样品台的安装 5、观察面应该清洁，无污染物 6、进行微区成分分析的表面应平整 7、磁性试样要预先去磁，以免观察时电子束受到磁场的影响,02 扫描电

4、镜结构与原理,问题：扫描电镜能拍摄出彩色图像吗？,不能！,03 扫描电镜的应用与发展,扫描电镜是一种多功能的仪器、具有很多优越的性能、是用途最为广泛的一种仪器它可以进行如下基本分析： 1、观察纳米材料：其具有很高的分辨率，可以观察组成材料的颗粒或微晶尺寸在0.1-100nm范围内，在保持表面洁净的条件下加压成型而得到的固体材料。 2、材料断口的分析：其景深大，图象富立体感，具有三维形态，能够从断口形貌呈现材料断裂的本质，在材料断裂原因的分析、事故原因的分析以及工艺合理性的判定等方面是一个强有力的手段。 3、直接观察大试样的原始表面：它能够直接观察直径100mm，高50mm，或更大尺寸的试样，对

5、试样的形状没有任何限制，粗糙表面也能观察，这便免除了制备样品的麻烦，而且能真实观察试样本身物质成分不同的衬度（背散射电子象）。 4、观察厚试样：其在观察厚试样时，能得到高的分辨率和最真实的形貌。 5、观察试样的各个区域的细节：试样在样品室中可动的范围非常大，可以在三度空间内有6个自由度运动（即三度空间平移、三度空间旋转），这对观察不规则形状试样的各个区域带来极大的方便。,03 扫描电镜的应用与发展,6、在大视场、低放大倍数下观察样品，用扫描电镜观察试样的视场大：大视场、低倍数观察样品的形貌对有些领域是很必要的，如刑事侦察和考古。 7、进行从高倍到低倍的连续观察：扫描电镜的放大倍数范围很宽（从5

6、到20万倍连续可调），且一次聚焦好后即可从高倍到低倍、从低倍到高倍连续观察，不用重新聚焦，这对进行分析特别方便。 8、观察生物试样：由于电子照射面发生试样的损伤和污染程度很小，这一点对观察一些生物试样特别重要。 9、进行动态观察：如果在样品室内装有加热、冷却、弯曲、拉伸和离子刻蚀等附件，则可以观察相变、断烈等动态的变化过程。 10、从试样表面形貌获得多方面资料：因为扫描电子象不是同时记录的，它是分解为近百万个逐次依此记录构成的。使得扫描电镜除了观察表面形貌外还能进行成分和元素的分析，以及通过电子通道花样进行结晶学分析，选区尺寸可以从10m到3m。,03 扫描电镜的应用与发展,主要设备厂家：,德国蔡司 日本电子日立 FEI,03 扫描电镜的应用与发展,扫描电镜显微照片展示,（1）红血球 （2）头发分叉 （3）普尔基涅神经元 （4）从视神经中伸出的血管,04 参考资料,1 郭素枝. 扫描电镜技术及其应用M. 厦门大学出版社, 20