一、 掃描電子
顯微鏡的工作原理
K +w3YA /:U\U_j 掃描電鏡(Scanning Electron Microscope)是用聚焦電子束在試樣表面逐點(diǎn)掃描成像。試樣為塊狀或粉末顆 粒，成像信號可以是二次電子、背散射電子或吸收電子。其中二次電子是最主要 的成像信號。由電子槍發(fā)射的能量為 5 ～ 35keV 的電子，以其交 叉斑作為電子源，經(jīng)二級聚光鏡及
物鏡的縮小形成具有一定能量、一定束流強(qiáng)度 和束斑直徑的微細(xì)電子束，在掃描線圈驅(qū)動下，于試樣表面按一定時(shí)間、空間順 序作柵網(wǎng)式掃描。聚焦電子束與試樣相互作用，產(chǎn)生二次電子發(fā)射（以及其它物 理信號），二次電子發(fā)射量隨試樣表面形貌而變化。二次電子信號被
探測器收集 轉(zhuǎn)換成電訊號，經(jīng)視頻放大后輸入到顯像管柵極，調(diào)制與入射電子束同步掃描的 顯像管亮度，得到反映試樣表面形貌的二次電子像。
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pw- C=MY] q7m-} mBN~ 二、掃描電鏡具有以下的特點(diǎn)
8@b@y|#]X )5 &w (1) 可以觀察直徑為0 ～ 30mm的大塊試樣(在
半導(dǎo)體工業(yè)可以觀察更大直徑)，制樣方法簡單。
ajkRL|^ (2) 場深大、三百倍于
光學(xué)顯微鏡，適用于粗糙表面和斷口的分析觀察；圖像富有立體感、真實(shí)感、易于識別和解釋。
~Qzm!Po, (3) 放大倍數(shù)變化范圍大，一般為 15 ～ 200000 倍，對于多相、多組成的非均勻材料便于低倍下的普查和高倍下的觀察分析。
x8zUGvtQ (4) 具有相當(dāng)高的
分辨率，一般為 3.5 ～ 6nm。
gfih;i.pY (5) 可以通過電子學(xué)方法有效地控制和改善圖像的質(zhì)量，如通過調(diào)制可改善圖像反差的寬容度，使圖像各部分亮暗適中。采用雙放大倍數(shù)裝置或圖像選擇器，可在熒光屏上同時(shí)觀察不同放大倍數(shù)的圖像或不同形式的圖像。
E er rIV (6) 可進(jìn)行多種功能的分析。與 X 射線譜儀配接，可在觀察形貌的同時(shí)進(jìn)行微區(qū)成分分析；配有光學(xué)顯微鏡和單色儀等附件時(shí)，可觀察陰極熒光圖像和進(jìn)行陰極熒光
光譜分析等。
=P0~=UP (7) 可使用加熱、冷卻和拉伸等樣品臺進(jìn)行動態(tài)試驗(yàn)，觀察在不同環(huán)境條件下的相變及形態(tài)變化等。
, Y9lp )w 7*@q d& 三、掃描電鏡的主要結(jié)構(gòu)
i'`Z$3EF) $+7M Y-9T 1.電子
光學(xué)系統(tǒng)：電子槍；聚光鏡（第一、第二聚光鏡和物鏡）；物鏡光闌。
fS!%qr 2.掃描系統(tǒng)：掃描信號發(fā)生器；掃描放大控制器；掃描偏轉(zhuǎn)線圈。
,pf<"^li 3.信號探測放大系統(tǒng)：探測二次電子、背散射電子等電子信號。
AbLOq@lrK 4.圖象顯示和記錄系統(tǒng)：早期SEM采用顯象管、照相機(jī)等。數(shù)字式SEM采用電腦系統(tǒng)進(jìn)行圖象顯示和記錄管理。
Du[$6 5.真空系統(tǒng)：真空度高于 10 -4 Torr 。常用：機(jī)械真空泵、擴(kuò)散泵、渦輪分子泵
