二次电子成象是使用扫描电镜所获得的各种图象中应用, 分辨本领高的一种图象。我们以二次电子成象为例来说明扫描电镜成象的原理。 由电子发射的电子束高可达30keV, 经会聚透镜、物镜缩小和聚焦, 在样品表面形成一个具有一定能量、强度、斑点直径的电子束。在扫描线圈的磁场作用下, 入射电子束在样品表面上按照一定的空间和时间顺序做光栅式逐点扫描。
扫描电子显微镜电子发射出的电子束经过聚焦后汇
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二次电子成象是使用扫描电镜所获得的各种图象中应用, 分辨本领高的一种图象。我们以二次电子成象为例来说明扫描电镜成象的原理。 由电子发射的电子束高可达30keV, 经会聚透镜、物镜缩小和聚焦, 在样品表面形成一个具有一定能量、强度、斑点直径的电子束。在扫描线圈的磁场作用下, 入射电子束在样品表面上按照一定的空间和时间顺序做光栅式逐点扫描。
扫描电子显微镜电子发射出的电子束经过聚焦后汇聚成点光源;点光源在加速电压下形成高能电子束;高能电子束经由两个电磁透镜被聚焦成直径微小的光点, 在透过一级带有扫描线圈的电磁透镜后, 电子束以光栅状扫描的方式逐点轰击到样品表面, 同时激发出不同深度的电子信号。此时, 电子信号会被样品上方不同信号的探头接收, 通过放大器同步传送到电脑显示屏, 形成实时成像记录 (图a) 。由入射电子轰击样品表面激发出来的电子信号有:俄歇电子 (Au E) 、二次电子 (SE) 、背散射电子 (BSE) 、X射线 (特征X射线、连续X射线) 、阴极荧光 (CL) 、吸收电子 (AE) 和透射电子(图b) 。每种电子信号的用途因作用深度而异。
扫描电子显微镜是一种多功能的仪器,具有很多优越的性能,是用途为广泛的一种仪器,它可以进行如下基本分析:(1)三维形貌的观察和分析; (2)在观察形貌的同时,进行微区的成分分析。 ①观察纳米材料。所谓纳米材料就是指组成材料的颗粒或微晶尺寸在0. 1～100 nm范围内,在保持表面洁净的条件下加压成型而得到的固体材料。纳米材料具有许多与晶态、非晶态不同的、的物理化学性质。纳米材料有着广阔的发展前景,将成为未来材料研究的重点方向。扫描电子显微镜的一个重要特点就是具有很高的分辨率,现已广泛用于观察纳米材料。
观察试样的各个区域的细节。试样在样品室中可动的范围非常大。其他方式显微镜的工作距离通常只有2～3cm,故实际上只许可试样在两度空间内运动。但在扫描电子显微镜中则不同,由于工作距离大(可大于20 mm) ,焦深大(比透射电子显微镜大10倍) ,样品室的空间也大,因此,可以让试样在三度空间内有6个自由度运动(即三度空间平移,三度空间旋转) ,且可动范围大,这对观察不规则形状试样的各个区域细节带来极大的方便。
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