表面形貌衬度原理及其应用

表面形貌衬度原理及其应用选自第十二章：扫描电子显微镜第4节:表面形貌衬度原理及其应用表面形貌衬度原理及其应用表面形貌衬度的形成是由于某些信号的强度是试样表面倾角的函数，而试样表面微区形貌差别实际上就是各微区表面相对于入射电子束的倾角不同，因此电子束在试样上扫描时任何两点的形貌差别，表现为信号强度的差别，从而在图像中形成显示形貌的衬度。由于二次电子信号主要来自样品表层5-l0nm深度范围，它的强度与原子序数没有明确的关系，而仅对微区表面相对于入射电子束的位向十分敏感，且二次电子像分辨率比较高，所以特别适用于显示形貌衬度。a)θ=0°L=5~10nmθ=45°2Lb)θ=60°2Lc)入射电子束与试样表面法线间夹角愈大，二次电子产额愈大。二次电子成像原理A二次电子形貌衬度样品上B处倾斜度最小，A次之，C处倾斜度最大；所以C处二次电子产额最大，亮度最大，B处亮度最小。凸出的尖棱、小粒子以及比较陡的斜面处二次电子产额较多，这些部位亮度较大；平面上二次电子产额较少；深的凹槽底部虽然也能产生较多的二次电子，但这些二次电子不易被检测器收集到，因此槽底的衬度也会显得较暗。样品二次电子产额图像衬度二次电子形貌衬度示意图探测效果在检测器收集栅极加以一定大小的正电压（一般为250~500V）来吸引能量较低的二次电子，使他们以弧形路线进入检测器。在样品表面某些背向检测器或凹坑等部位上逸出的二次电子也能对成像有所贡献，图像层次（景深）增加，细节清楚。表面形貌衬度的应用由于具有分辨率比较高且不易形成阴影等诸多优点，二次电子成像（表面形貌衬度）成为扫描电镜应用最广的一种成像方式，尤其在失效工件的断口检测、磨损表面观察以及各种材料形貌特征观察方面，已成为目前最方便、最有效的手段。二次电子形貌衬度的的最大用途是观察断口形貌，也可用作抛光腐蚀后的金相表面及烧结样品的自然表面分析，并可用于断裂过程的动态原位观察。1.材料表面形态（组织）观察单斜BZT材料中掺入玻璃包覆的TiO2TiO2金红石棒状晶粒异常的BZT立方晶粒单斜BZT材料中掺入玻璃包覆的TiO22．断口形貌观察碳纤维增强陶瓷复合材料断口解理断口沿晶断口解理断口2．断口形貌观察解理断口沿晶断口韧窝断口3．磨损表面形貌观察4．纳米结构材料形态观察5．生物样品的形貌观察