形貌分析SEM.pptx

扫描电子显微镜
扫描电镜分析
扫描电子显微镜的基本知识与像差
电子束与固体样品作用和产生的信号
扫描电子显微像的衬度
扫描电子显微镜的构造和工作原理
扫描电子显微镜的样品制备
电子束与固体样品作用和产生的信号
当高速电子照射到固体样品表面时,就可以发生相互作用,产生背散射电子,二次电子,俄歇电子,特征X射线等信息。
这些信息与样品表面的几何形状以及化学成份等有很大的关系。
通过这些信息的解析就可以获得表面形貌和化学成份的目的。
(1)背散射电子:指被固体样品的原子核反弹回来的一部分反射电子,其中包括弹性背散射电子和非弹性背散射电子。它的能量较高,基本上不受电场的作用而直接进入检测器。散射强度取决于原子序数和试样的表面形貌。用于扫描电镜的成像。
(2)二次电子: 入射电子撞击样品表面原子的外层电子,把它激发出来,就形成了低能量的二次电子;在电场的作用下,二次电子呈曲线运动,翻越障碍进入检测器,因而使表面凸凹的各部分都能清晰成像。二次电子的强度主要与样品表面形貌有关。二次电子和背散射电子共同用于扫描电镜的成像。
(3)吸收电子:入射电子进入样品之后,经过多次非弹性散射,使其能量基本耗散,最后被样品吸收的电子。吸收电子信号的强度与接收到的背散射及二次电子信号强度互补,若把吸收电子信号调制成图像,则它的衬度恰好和二次电子或背散电子相反。
(4)透射电子:如果被分析的样品很薄,那么就会有一部分入射电子穿过薄样品而成为透射电子。
(5)特征X射线:入射电子把表面原子的内层电子撞出,被激发的空穴由高能级电子填充时,能量以电磁辐射形式放出,就产生特征X射线,可用于元素分析.
(6)俄歇电子:是由于原子中的电子被激发而产生的次级电子。当原子内壳层的电子被激发形成一个空洞时,电子从外壳层跃迁到内壳层的空洞并释放出能量;这种能量可以被转移到另一个电子,导致其从原子激发出来。这个被激发的电子就是俄歇电子。这个过程被称为俄歇效应,。俄歇电子能量很低,但其具有特征能量,并且其产于表面下2nm范围内,可用于表面元素分析。
透射电子
如果被分析的样品很薄,那么就会有一部分入射电子穿过薄样品而成为透射电子。这种透射电子是由直径很小的高能扫描电子束照射薄样品所产生的,因此透射电子信号是由微区的厚度、成分和晶体结构来决定。透射电子除了弹性散射电子外,还有各种不同能量损失的非弹性散射电子,其中有些遭受特征能量损失E的非弹性散射电子(特征能量损失电子)。因此,可以利用特征能量损失电子配合电子能量分析器进行微区成分分析。
在扫描电镜中,由电子激发产生的主要信号的信息深度:
俄歇电子 1 nm (-2 nm);
二次电子 5-50 nm
背散射电子 50-500 nm;
X射线 -1μm
各种信息分辨率比较
二次电子电子象
在扫描电镜中主要利用二次电子的信息观察样品的表面形貌。
二次电子的能量一般在50eV以下,并从样品表面5~10纳米左右的深度范围内产生,并向样品表面的各个方向发射出去。
利用附加电压集电器就可以收集从样品表面发射出来的二次电子。被收集的二次电子经过加速,可以获得10keV左右的能量。
可以通过闪烁器把电子激发为光子,最后再通过光电倍增管产生电信号,进行放大处理,获得与原始二次电子信号成正比的电流信号。