材料现代研究方法 扫描电镜.pptVIP

3.扫描电镜的构造扫描电镜由六个系统组成

(1)电子光学系统（镜筒）

(2)扫描系统

(3)信号收集系统

(4)图像显示和记录系统

(5)真空系统

(6)电源系统(1)电子光学系统（镜筒）

由电子枪、聚光镜、物镜和样品室等部件组成。它的作用是将来自电子枪的电子束聚焦成亮度高、直径小的入射束(直径一般为5~10nm)来轰击样品，使样品产生各种物理信号。(2)扫描系统

扫描系统是扫描电镜的特殊部件，它由扫描发生器和扫描线圈组成。它的作用是：1)使入射电子束在样品表面扫描，并使阴极射线显像管电子束在荧光屏上作同步扫描；2)改变入射束在样品表面的扫描振幅，从而改变扫描像的放大倍数。(3)信号收集系统

扫描电镜应用的物理信号可分为：1)电子信号，包括二次电子、背散射电子、透射电子和吸收电子。吸收电子可直接用电流表测，其他电子信号用电子收集器；2)特征X射线信号，用X射线谱仪检测；3)可见光讯号（阴极荧光），用可见光收集器。常见的电子收集器是由闪烁体、光导管和光电倍增管组成的部件。其作用是将电子信号收集起来，然后成比例地转换成光信号，经放大后再转换成电信号输出，这种信号就用来作为扫描像的调制信号。收集二次电子时，为了提高收集有效立体角，常在收集器前端栅网上加上+250V偏压，使离开样品的二次电子走弯曲轨道，到达收集器。这样就提高了收集效率，而且，即使是在十分粗糙的表面上，包括凹坑底部或突起外的背面部分，都能得到清晰的图像。(a)加偏压前(b)加偏压后加偏压前后的二次电子收集情况当收集背散射电子时，由于背散射电子能量比较高，离开样品后，受栅网上偏压的影响比较小，仍沿出射直线方向运动。收集器只能收集直接沿直线到达栅网上的那些电子。同时，收集背散射电子时，为了挡住二次电子进入收集器，在栅网上加上-250V的偏压。现在一般用同一部收集器收集二次电子和背散射电子，这通过改变栅网上的偏压来实现。将收集器装在样品的下方，就可收集透射电子。(4)图像显示和记录系统

这一系统的作用是将信号收集器输出的信号成比例地转换为阴极射线显像管电子束强度的变化，这样就在荧光屏上得到一幅与样品扫描点产生的某一种物理讯号成正比例的亮度变化的扫描像，同时用照相方式记录下来，或用数字化形式存储于计算机中。扫描电镜ScanningElectronMicroscope1.SEM的特点和工作原理

◆1965年第一台商用SEM问世;

◆SEM能弥补透射电镜样品制备要求

很高的缺点;

◆景深大;

◆放大倍数连续调节范围大;

◆分辨本领比较高；◆样品制备非常方便

◆可直接观察大块试样

◆固体材料样品表面和界面分析

◆适合于观察比较粗糙的表面：

材料断口和显微组织三维形态扫描电镜的特点1.成像立体感强2.放大倍数变化范围大3.分辨率高4.对样品的辐射损伤轻、污染小5.对观察的样品具有广泛的适应性6.可进行多种功能的分析7.可以通过电子学方法有效地控制和改善图像的质量8.可使用加热、冷却和拉伸等样品台进行动态试验，观察在不同环境条件下的相变及形态变化等。扫描电镜的工作原理扫描电镜的工作原理是由电子枪发射出来的电子束（直径约50μm）在加速电压的作用下经过磁透镜系统会聚，形成直径为5nm的电子束，聚焦在样品表面上。在第二聚光镜和物镜之间的偏转线圈的作用下，电子束在样品上做光栅状扫描，电子和样品相互作用，产生信号电子。这些信号电子经探测器收集并转换为光子，再通过电信号放大器加以放大处理，最终成像在显示系统上。扫描电镜能完成：表（界）面形貌分析；配置各种附件，做表面成分分析及表层晶体学位向分析等。扫描电镜的成像原理，和透射电镜大不相同，它不是采用电磁透镜来进行放大成像，而是象闭路电视系统那样，逐点逐行扫描成像。由三极电子枪发射出来的电子束，在加速电压作用下，经过2-3个电子透镜聚焦后，在样品表面按顺序逐行进行扫描，激发样品产生各种物理信号，如二次电子、背散射电子、吸收电子、透射电子、X射线、俄歇电子等。这些物理信号的强度随样品表面特征而变。它们分别被相应的收集器接受，经放大器按顺序、成比例地放大后，送到显像管。供给电子光学系统使电子束偏向的扫描线圈的电源也是供给阴极射线显像管的扫描线圈的电源，此电源发出的锯齿波信号同时控制两束电子束作同步扫描。因此，样品上电子束的位置与显像管荧光屏上电子束的位置是一一对应的。2.扫