扫描电子显微镜成像原理及基本操作

扫描电子显微镜成像原理及基本操作一、基本结构组成：1.电子光学系统：电子枪；聚光镜（第一、第二聚光镜和物镜）；物镜光阑。2.扫描系统：扫描信号发生器；扫描放大控制器；扫描偏转线圈。3.信号探测放大系统：探测二次电子、背散射电子等电子信号。4.图象显示和记录系统：SEM采用电脑系统进行图象显示和记录。5.真空系统：常用机械真空泵、扩散泵、涡轮分子泵等使真空度高于10-4Torr。6.电源系统：高压发生装置、高压油箱。二、扫描电子显微镜成像原理扫描电镜是用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像。试样为块状或粉末颗粒，成像信号可以是二次电子、背散射电子或吸收电子。其中二次电子是最主要的成像信号。由电子枪发射的能量为5～35keV的电子，以其交叉斑作为电子源，经二级聚光镜及物镜的缩小形成具有一定能量、一定束流强度和束斑直径的微细电子束，在扫描线圈驱动下，于试样表面按一定时间、空间顺序作栅网式扫描。聚焦电子束与试样相互作用，产生二次电子发射（以及其它物理信号），二次电子发射量随试样表面形貌而变化。二次电子信号被探测器收集转换成电讯号，经视频放大后输入到显像管栅极，调制与入射电子束同步扫描的显像管亮度，得到反映试样表面形貌的二次电子像。三、扫描电镜具有以下的特点(1)制样方法简单，对试样的尺寸、形态等无严格要求，可以观察直径为的大块试样以及粉末等。(2)场深大，适用于粗糙表面和断口的分析观察；图像富有立体感、真实感、易于识别和解释。(3)放大倍数变化范围大，对于多相、多组成的非均匀材料便于低倍下的普查和高倍下的观察分析。(4)具有相当高的分辨率，可达到为3.5～6nm。(5)可以通过电子学方法有效地控制和改善图像的质量，如通过调制可改善图像反差的宽容度，使图像各部分亮暗适中。(6)可进行多种功能的分析。与X射线谱仪配接，可在观察形貌的同时进行微区成分分析。(7)可使用，观察在不同环境条件下（加热、冷却和拉伸等样品台进行动态试验）的相变及形态变化等。四、扫描电镜的用途通过样品中的电子激发出的各种信号，扫描电镜可以做出电子图像分析，如可利用二次电子进行样品表面形貌及结构分析的分析；以两片探测器信号做积分运算，通过背散射电子可以分析样品表面成分像，以两片探测器信号做微分运算时，则可用于样品表面形貌像德分析；此外，通过透射电子则可对析晶体的内部结构及晶格信息进行分析。而且，其配上其它一些配套设备，还可做显微化学成份分析，显微晶体结构分析，显微阴极发光图像分析，这更加扩大的扫描电镜的广泛应用度。常见的扫描电镜配套设备主要有：x射线波谱仪、x射线能谱仪、结晶学分析仪、阴极发光图像分析仪等。