电子显微镜

Interaction between electron and solid



描电子显微镜(SEM)的 概要


光学显微镜

(Optical Microscope)

焦点深度较差, 焦点深度较差

扫描电子显微镜

(Scanning Electron Microscope)

光谱分辨率优秀, 焦点深度优秀



扫描电子显微镜(SEM) 分析的概要 : 设备


SE (Secondary Electron, 二次电子)

入射电子束和样品冲突后,电子束和样品的非弹性冲突而发生在样品的50eV以下的电子


BSE (Backscattered Electron, 后向散射电子)

入射电子束和样品冲突后,把入射电子放出在反向的电子



扫描电子显微镜(SEM)的 概要



扫描电子显微镜(SEM) 分析的概要 : 设备



电子透镜


1) 关键是把在扫描电子显微镜检测样品时使用的高分辨率能多么减少电子束大小

2) ELECRTON LENS

–Condenser Lens

· 作用于减少在Electron gun形成的 crossover

· 使用于调节Spot size

–Objective Lens

· 按照光轴,有Probe crossover位置的变化

· 作用于Image的focusing


· 发生电子束的电子枪

· 控制电子束的透镜系统

· 样品上决定电测范围后决定倍率的 Scan Coil

· 消除像散的Stigmator

· 收取从样品出来信号的Detector

· CRT showing information gained from Detector


扫描电子显微镜(SEM)的倍率放大原理



互相作用体积和信号



SE / BSE Detector


SE(二次电子)

以样品表面形态信息构现影像/常应用于以观察表面形态为主来构成整体影响的技术


BSE(反向散射电子)

根据组成样品的成分(原子序数)来形成影像。按照增加原子序数也有增加发生系数的性向



SE (Secondary Electron) Detector


· 二次电子 ▷以电子束和非弹性冲突时获得的能源而发生在样品表面上的电子

· 激活着的电子束和微细震动的金属之间互相作用而发生

· 电子束包括的能源量比样品的电子小很多,于是小量运动能源才转移到二次电子

· 大部分SEM具备Everhart-Thomley(E-T)检测器 激活于Scintillator素材的电子冲突时发生光量子,因光波导而通过内部的全反射移动到光电増幅管。因为光量子抽取光形态所以能透过真空环境与石英玻璃。光量子汇集电流在两极,在能检测出来的地点再次回



BSE (Backscattered Electron) Detector


入射电子束与样品碰撞时,会发生弹性散射和非弹性散射,并产生各种电子。

· 一次电子的弹性散射:散射的电子运动量(momentum)有变化,但能源是不变或几乎没有1eV以内的能源。运动量是p=mv,m不变于只变速度向量的方向。散射角度是0~180,具有5度左右的典型点。

· 弹性散射发生在正负电子的原子核之间。

· 电子中一部分的散射角度大于突出样品的外面,这就是反向散射电子。

· 用BSE detector检测的图像。明亮的大多数是铜,黑暗的大多数是铝。

· 分弹性散射运动中能源会转移到原子周边的电子,如包括激活的店子里将会减少运动能源。



按加速电压的图像变化



按照探测电流(Probe Current)的图像变化



像散引起的影像扭曲



使用扫描电子显微镜(SEM)的观察


观察在表面形象
观察在断面结构
测量薄厚


结论。电子束分析技术的原理与特定




Reference


1. 电子显微镜的原理与应用(纳米综合技术院 梁俊模 博士)

2. 扫描电子显微镜的分析与X射线微细分析(京南大学 尹尊道 教授)