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简述扫描式电子显微镜工作原理

 发布时间:2021-05-12 点击量:534
   扫描式电子显微镜是一种超高分辨的具表面测试技术的分析仪器。可用于微粒、金属薄片等表面性质的研究。主要是利用电子束在样品表面上逐点扫描,通过电子束与样品相互作用,从样品上激发出与样品性质有关的各种信息(如二次电子、背射电子、`X`射线等),通过分别收集这些从样品上激发出的信息,经电子线路放大处理后输入以阴极射线管的栅极,控制其电子束的强弱,也即控制阴极射线管的亮度来显示样品的图象。可进行各种图象观察、元素分析及品体结构分析。
 
  扫描式电子显微镜的制造依据是电子与物质的相互作用。
 
  扫描式电子显微镜从原理上讲就是利用聚焦得非常细的高能电子束在试样上扫描,激发出各种物理信息。通过对这些信息的接受、放大和显示成像,获得测试试样表面形貌的观察。
 
  当一束极细的高能入射电子轰击扫描样品表面时,被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征x射线和连续谱X射线、背散射电子、透射电子,以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。同时可产生电子-空穴对、晶格振动(声子)、电子振荡(等离子体)。
 
  背散射电子是指被固体样品原子反射回来的一部分入射,其中包括性背反射电子和非性背反射电子。
 
  性背反射电子是指倍样品中原子和反回来的,散射角大于90度的那些入射电子,其能量基本上没有变化(能量为数千到数万电子伏)。非性背反射电子是入射电子和核外电子撞击后产生散射,不仅能量变化,而且方向也发生变化。非性背反射电子的能量范围很宽,从数十电子伏到数千电子伏。
 
  从数量上看,性背反射电子远比非性背反射电子所占的份额多。背反射电子的产生范围在100nm-1mm深度。
 
  背反射电子产额和二次电子产额与原子序束的关系背反射电子束成像分辨率一般为50-200nm(与电子束斑直径相当)。背反射电子的产额随原子序数的增加而增加,所以,利用背反射电子作为成像信号不仅能分析新貌特征,也可以用来显示原子序数衬度,定性进行成分分析。
 
  扫描式电子显微镜正是根据上述不同信息产生的机理,采用不同的信息检测器,使选择检测得以实现。如对二次电子、背散射电子的采集,可得到有关物质微观形貌的信息;对x射线的采集,可得到物质化学成分的信息。正因如此,根据不同需求,可制造出功能配置不同的扫描式电子显微镜。

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