第三節掃描電子顯微鏡工作原理及構造一、工作原理

圖10-1掃描電子顯微鏡原理示意圖第三節掃描電子顯微鏡工作原理及構造一、工作原1二、構造與主要性能

掃描電子顯微鏡由電子光學系統(鏡筒)、偏轉系統、信號檢測放大系統、圖像顯示和記錄系統、電源系統和真空系統等部分組成二、構造與主要性能掃描電子顯微鏡由電子光學系統(鏡筒)、偏21．電子光學系統由電子搶、電磁聚光鏡、光欄、樣品室等部件組成。作用：獲得掃描電子束，作為使樣品產生各種物理信號的激發源。1．電子光學系統由電子搶、電磁聚光鏡、光欄、樣品室等部件組3圖10-2電子光學系統示意圖

第二章3掃描電子顯微鏡工作原理及構造ppt課件4幾種類型電子槍性能比較電子槍類型電子源直徑能量分散度(eV))總束流(μA)真空度(Pa)壽命(h)發夾形熱鎢絲3031001.3350LaB6r熱陰極5-101502.66100場發射槍5-100.3501.331000幾種類型電子槍性能比較電子槍類型電子源直徑能量分散度(eV)52．偏轉系統

作用：使電子束產生橫向偏轉，包括用于形成光柵狀掃描的掃描系統，以及使樣品上的電子束間斷性消隱或截斷的偏轉系統。偏轉系統可以采用橫向靜電場，也可采用橫向磁場。2．偏轉系統作用：使電子束產生橫向偏轉，包括用于形成光柵狀63．信號檢測放大系統作用：收集(探測)樣品在入射電子束作用下產生的各種物理信號，并進行放大。不同的物理信號，要用不同類型的收集系統。閃爍計數器是最常用的一種信號檢測器，它由閃爍體、光導管、光電倍增管組成。具有低噪聲、寬頻帶(10Hz~1MHz)、高增益(106)等特點，可用來檢測二次電子、背散射電子等信號。3．信號檢測放大系統作用：收集(探測)樣品在入射電子束作用74．圖像顯示和記錄系統作用：將信號檢測放大系統輸出的調制信號轉換為能顯示在陰極射線管熒光屏上的圖像，供觀察或記錄。4．圖像顯示和記錄系統作用：將信號檢測放大系統輸出的調制信85．電源系統作用：為掃描電子顯做鏡各部分提供所需的電源。由穩壓、穩流及相應的安全保護電路組成5．電源系統作用：為掃描電子顯做鏡各部分提供所需的電源。96．真空系統作用：確保電子光學系統正常工作、防止樣品污染、保證燈絲的工作壽命等。

SEM的主要性能（1）放大倍數

可從20倍到20萬倍連續調節。（2）分辨率影響SEM圖像分辨率的主要因素有：6．真空系統作用：確保電子光學系統正常工作、防止樣品污染、10

①掃描電子束斑直徑；②入射電子束在樣品中的擴展效應；③操作方式及其所用的調制信號；④信號噪音比；⑤雜散磁場；⑥機械振動將引起束斑漂流等，使分辨率下降。（3）景深SEM（二次電子像）的景深比光學顯微鏡的大，成像富有立體感。SEM的主要性能①掃描電子束斑直徑；SEM的主要性能11掃描電子顯微鏡景深掃描電子顯微鏡景深12三、像襯原理與應用一、像襯原理

像的襯度就是像的各部分(即各像元)強度相對于其平均強度的變化。SEM可以通過樣品上方的電子檢測器檢測到具有不同能量的信號電子有背散射電子、二次電子、吸收電子、俄歇電子等。三、像襯原理與應用一、像襯原理131．二次電子像襯度及特點二次電子信號主要來自樣品表層5~10nm深度范圍，能量較低(小于50eV)。影響二次電子產額的因素主要有：(1)二次電子能譜特性；(2)入射電子的能量；(3)材料的原子序數；(4)樣品傾斜角。

1．二次電子像襯度及特點二次電子信號主要來自樣品表層5~114二次電子像的襯度可以分為以下幾類：(1)形貌襯度(2)成分襯度(3)電壓襯度(4)磁襯度(第一類)右圖為形貌襯度原理二次電子像的襯度可以分為以下幾類：(1)形貌襯度15二次電子像襯度的特點：（1）分辨率高（2）景深大，立體感強（3）主要反應形貌襯度。什么是最小襯度？二次電子像襯度的特點：（1）分辨率高16ZnOZnO17水泥漿體斷口水泥漿體斷口182．背散射電子像襯度及特點

影響背散射電子產額的因素有：(1)原子序數Z(2)入射電子能量E0

(3)樣品傾斜角

圖10-6背散射系數與原子序數的關系2．背散射電子像襯度及特點19背散射電子襯度有以下幾類：(1)成分襯度(2)形貌襯度(3)磁襯度(第二類)背散射電子襯度有以下幾類：(1)成分襯度20背散射電子像的襯度特點：（1）分辯率低（2）背散射電子檢測效率低，襯度小（3）主要反應原子序數襯度背散射電子像的襯度特點：（1）分辯率低21二次電子運動軌跡背散射電子運動軌跡圖10-7二次電子和背散射電子的運動軌跡二次電子運動軌跡背散射電子運動軌跡22應用1．斷口形貌觀察2．顯微組織觀察3．其它應用（背散射電子衍射花樣、電子通道花樣等用于晶體學取向測定）應用1．斷口形貌觀察23四、掃描電鏡標本制備充分暴露表面，加以固定使之保持完好臨界點干燥導電處理四、掃描電鏡標本制備充分暴露表面，加以固定使之保持完好241暴露表面與固定[目的]充分暴露表面，加以固定使之保持完好組織或器官的自然表面（如器管或腸腔的自然表面）酶消化，低頻超聲振動，生理鹽水噴射沖洗——清除表面附著的粘液或富于蛋白質的液體細胞內部結構冷凍斷裂，蝕刻——暴露結構1暴露表面與固定[目的]充分暴露表面，加以固定使之保持完25戊二醛（GA）與四氧化鋨兩步固定(1)1-3%GA1-2h(2)dd水沖洗(3)1%四氧化鋨1h(4)dd水沖洗暴露表面可在固定過程或固定后清洗過程中完成

1暴露表面與固定戊二醛（GA）與四氧化鋨兩步固定1暴露表面與固定262干燥（臨界點法）必要性在空氣中自然干燥表面張力破壞表面微細結構（水，乙醇，丙酮）臨界點干燥臨界狀態2干燥（臨界點法）必要性27臨界狀態lg封閉容器初始：ρl>ρg加熱：ρl，ρg臨界點：ρl=ρg(無表面張力)（臨界溫度，臨界壓力）臨界狀態lg封閉容器初始：ρl>ρg28臨界條件水：T=375oC,P=218atm（錯誤)CO2(L)：T=31.4C,P=72.9atm（正確）臨界條件水：T=375oC,P=218atm2950%70%(80%)90%100%100%10-15m10-15m10-15m10-15m45m45m置換：醋酸異戊酯置換乙醇，~0.5h脫水：臨界點干燥：50%70%(80%)90%100%100%10-15m1030第二章3掃描電子顯微鏡工作原理及構造ppt課件313導電處理[目的]將射入的電子導走，將熱量導走,同時增加二次