电子显微分析实验报告.pdf

天津市档案局电子数据安全管理制度

2014年秋季学期研究生课程考核

（读书报告、研究报告）

考核科目电子显微分析技能训练

学生所在院系材料学院

学生所在学科材料加工工程

姓名王保全

学号14SD09004

学生类别应用型

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扫描电子显微镜

扫描电子显微镜是利用细聚焦电子束在样品表面扫描时，激发出来的各种物

理信号调制成像的。新式扫描电子显微镜的二次电子像分辨率已经达到3~4mm，

放大倍数可以原位数倍放大到20万倍左右。由于扫描电子显微镜的景深远比光

学显微镜大，可以用它进行显断口分析。用扫描电子显微镜观察显微断口形貌时，

样品不必复制，可进行观察，这给分析带来了极大的方便。因此，目前显微断口

的分析工作都是通过扫描电子显微镜完成的。

电子显微枪的效率不断提高，使得扫描电子显微镜样品室附近的空间增大，

可以装入更多的探测器。因此，现在的扫描电子显微镜不只是分析形貌，它可以

和其它分析仪器相结合，使人们能够在同一台仪器上进行形貌、微区成分和晶体

结构等微观组织结构的同位分析。

1扫描电子显微镜的构造和工作原理

扫描电子显微镜是由电子光学系统，信号收集处理、图像显示和记录系统，

真空系统三个基本部分组成。图1为扫描电子显微镜原理的框图。

图1扫描电子显微镜原理的框图

1.1电子光学系统（镜筒）

1.1.1电子枪

扫描电子显微镜中的电子枪与透射电子显微镜的电子枪相似，只是加速电压

比透射电子显微镜低。

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1.1.2电磁透镜

扫描电子显微镜中各电磁透镜都不作成像透镜用，而是作聚光镜用，它们的

功能只是把电子枪的束斑逐级聚焦缩小，使原来直径约为50um的束斑缩小成一

个只有数个纳米的细小斑点。要达到这样的缩小倍数，必须用几个透镜来完成。

扫描电子显微镜一般都有三个聚光镜，前两个聚光镜是强磁透镜，可把电子束光

斑缩小，第三个透镜是弱磁透镜，具有较长的焦距。布置这个末级透镜的目的在

于使样品室和透镜之间有一定的空间，以便装入各种信号探测器。扫描电子显微

镜中照射到样品上的电子书直径越小，就相当于成像单元的尺寸越小，相应的分

辨率越高。采用普通热阴极电子枪，扫描电子束的束径可达到6nm左右。若采

用六硼化镧阴极和场发射电子枪，电子束束径还可进一步缩小。

1.1.3扫描线圈

扫描线圈的作用是使电子书偏转，并在样品表面左右规则的扫动，电子束在

样品上的扫描动作和县相关上的扫描动作保持严格同步，因为它们是由同一扫描

发生器控制的。图2示出电子束在样品表面进行扫描的两种方式。进行形貌分析

时都采用光栅扫描方式，见图2-a。当电子束进入上偏转线圈时，方向发生转折，

随后又有下偏转线圈使它的方向发生第二次转折。发生二次偏转的电子束通过末

级透镜的光心射到样品表面。在电子束偏转的同时还带有逐行扫描动作，电子束

在上下偏转线圈的作用下，在样品表面扫描出方形区域，相应地在显像管荧光屏

上也画出一帧比例图像。样品上各点受到电子束轰击时发出的信号可由信号探测

器接收，并通过显示系统在显像管荧光屏上按强度描绘出来。如果电子束经上述

偏转线圈转折后未经下偏转线圈改变方向，而直接由末级透镜