扫描电子显微镜原理及发展综述.doc

__________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ 课程报告 题目：扫描电子显微镜原理及发展综述 姓名： 学院： 专业： 学号： 课程老师： 提交时间： 摘要 扫描电子显微镜作为一种有效的显微结构分析仪器，可以对各种材料进行多种形式的表面的观察与分析。它具有分辨率高、景深长、成像富有立体感等优点。利用扫描电镜的图像研究法分析显微结构，其内容丰富、方法直观。随着现代生活对新型材料的需求不断增长，扫描电子显微镜技术在新型材料学科领域中的应用也日益广泛。本文主要介绍扫描电子显微镜的工作原理、结构特点以及发展应用情况，并对当前扫描电镜发展方向进行总结与评析。 关键字：扫描电子显微镜，工作原理，SEM结构组成，应用,发展方向 目录 TOC \o 1-3 \h \u 前言 1.1 显微镜的分类 为了了解和研究自然现象，通常开始是用人的肉眼进行观察的。但是，人肉眼的观察能力是有限的，它能分辨的最小距离只能达到0.2mm左右。为了把人的视力范围扩大到微观领域，就必须借助于一种观察仪器，把微观形貌放大几十倍到几十万倍，以适应人眼的分辨能力。我们把这类仪器称为显微镜。 根据照明源的性质、照明方式以及从被观察对象所收回信息的性质和对信息的相应放大处理方法，通常可以分为光学显微镜、透射电子显微镜、场发射电子显微镜和扫描电子显微镜等。常用的各种显微镜类型如表1-1所示。 表 1-1 常用显微镜类型 照明源 照射方式 成像信息 名称 缩写符号 可见光 光束在试样上静止方式投射 反射光 透射光 干涉光 金相显微镜 生物显微镜 干涉显微镜 OM 电子束 电子束在试样上以静止方式正投射 透射电子 透射电子显微 镜 TEM 电子束在试样上作光栅状扫描 透射电子 反射型电子 透射扫描电镜 表面扫描电镜 SEM 1.2 扫描电子显微镜的性能及基本分析技术 关于光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜的主要性能比较如表1-2所示。 表1-2 各类显微镜性能的比较 OM SEM TEM 放大倍数 1～2000 20～200000 100～1000000 分辨率 最高 0.1μm 0.8nm 0.2nm 熟练操作 0.2μm 6nm 1nm 一般操作 5μm 10～50nm 10nm 焦深 差，例如1μm（×100） 高，例如100μm（×100） 中等，例如比SEM小10倍 视场 中 大 小 操作维修 方便，简便 较方便，简单 较复杂 试样制作 金相表面技术 任何表面均可 薄膜或复膜技术 价格 低 高 高 同其它方式的显微镜比较，SEM具有如下特点[6]： 能直接观察大尺寸试样的原始表面。其能够直接观察尺寸可大到直径为100mm，高50mm，或更大尺寸的试样，对试样的形状没有任何限制，粗糙表面也能观察。 （2）试样在样品室中可动的自由度非常大。其它方式显微镜的工作距离通常只有2～3mm，故实际上只允许试样在两度空间内运动。但在SEM由于工作距离大，焦深大，样品室的空间也大，这对观察不规则形状试样的各个区域细节带来无比的方便。 （3）观察试样的视场大。若采用30cm的显像管，放大倍数为10倍时，其视场范围可达30mm。 焦深大，图像富立体感。SEM的焦深比TEM大10倍，比光学显微镜大几百倍。由于图像景深大，故所得扫描电子像富有立体感。 （5）扫放大倍数的可变范围很宽，且不用经常对焦。SEM的放大倍数范围很宽，且一次聚焦好后即可从低倍到高倍，或低倍到高倍连续观察，不用重新聚焦。 （6）在观察厚块试样中，它能得到的较高的分辨率和最真实形貌。对厚块试样进行观察，TEM镜中要采用复膜方法，而复膜的分辨率通常只能达10nm，且观察并不是试样本身。因此，用SEM观察厚块试样更有利，更能得到真实的试样表面资料。 因电子照射而发生试样的损伤和污染程度很小。观察时所用的电子探针电流小,电子探针的束斑尺寸小，电子探针的