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簡述掃描式電子顯微鏡工作原理

 更新時(shí)間:2021-05-12 點(diǎn)擊量:1621
   掃描式電子顯微鏡是一種超高分辨的具表面測試技術(shù)的分析儀器??捎糜谖⒘!⒔饘俦∑缺砻嫘再|(zhì)的研究。主要是利用電子束在樣品表面上逐點(diǎn)掃描,通過電子束與樣品相互作用,從樣品上激發(fā)出與樣品性質(zhì)有關(guān)的各種信息(如二次電子、背射電子、`X`射線等),通過分別收集這些從樣品上激發(fā)出的信息,經(jīng)電子線路放大處理后輸入以陰極射線管的柵極,控制其電子束的強(qiáng)弱,也即控制陰極射線管的亮度來顯示樣品的圖象??蛇M(jìn)行各種圖象觀察、元素分析及品體結(jié)構(gòu)分析。
 
  掃描式電子顯微鏡的制造依據(jù)是電子與物質(zhì)的相互作用。
 
  掃描式電子顯微鏡從原理上講就是利用聚焦得非常細(xì)的高能電子束在試樣上掃描,激發(fā)出各種物理信息。通過對這些信息的接受、放大和顯示成像,獲得測試試樣表面形貌的觀察。
 
  當(dāng)一束極細(xì)的高能入射電子轟擊掃描樣品表面時(shí),被激發(fā)的區(qū)域?qū)a(chǎn)生二次電子、俄歇電子、特征x射線和連續(xù)譜X射線、背散射電子、透射電子,以及在可見、紫外、紅外光區(qū)域產(chǎn)生的電磁輻射。同時(shí)可產(chǎn)生電子-空穴對、晶格振動(dòng)(聲子)、電子振蕩(等離子體)。
 
  背散射電子是指被固體樣品原子反射回來的一部分入射,其中包括性背反射電子和非性背反射電子。
 
  性背反射電子是指倍樣品中原子和反回來的,散射角大于90度的那些入射電子,其能量基本上沒有變化(能量為數(shù)千到數(shù)萬電子伏)。非性背反射電子是入射電子和核外電子撞擊后產(chǎn)生散射,不僅能量變化,而且方向也發(fā)生變化。非性背反射電子的能量范圍很寬,從數(shù)十電子伏到數(shù)千電子伏。
 
  從數(shù)量上看,性背反射電子遠(yuǎn)比非性背反射電子所占的份額多。背反射電子的產(chǎn)生范圍在100nm-1mm深度。
 
  背反射電子產(chǎn)額和二次電子產(chǎn)額與原子序束的關(guān)系背反射電子束成像分辨率一般為50-200nm(與電子束斑直徑相當(dāng))。背反射電子的產(chǎn)額隨原子序數(shù)的增加而增加,所以,利用背反射電子作為成像信號不僅能分析新貌特征,也可以用來顯示原子序數(shù)襯度,定性進(jìn)行成分分析。
 
  掃描式電子顯微鏡正是根據(jù)上述不同信息產(chǎn)生的機(jī)理,采用不同的信息檢測器,使選擇檢測得以實(shí)現(xiàn)。如對二次電子、背散射電子的采集,可得到有關(guān)物質(zhì)微觀形貌的信息;對x射線的采集,可得到物質(zhì)化學(xué)成分的信息。正因如此,根據(jù)不同需求,可制造出功能配置不同的掃描式電子顯微鏡。

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