形貌分析-SEM.ppt

扫描电镜分析扫描电镜分析扫描电子显微镜扫描电镜分析扫描电镜分析??扫描电子显微镜的基本知识与像差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构造和工作原理??扫描电子显微镜的样品制备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当高速电子照射到固体样品表面时,就可以发样品表面时,就可以发生相互作用,产生生相互作用,产生背散背散射电子射电子, ,二次电子二次电子, ,俄俄歇电子歇电子, ,特征特征 X X射线射线等信等信息。息。??这些信息与样品表面的这些信息与样品表面的几何形状以及化学成份几何形状以及化学成份等有很大的关系。等有很大的关系。??通过这些信息的解析就通过这些信息的解析就可以获得表面形貌和化可以获得表面形貌和化学成份的目的。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,以发现此过程的法国物理学家 . 俄歇命名。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 -1 μm 各种信息分辨率比较各种信息分辨率比较二次电子电子象二次电子电子象??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。形貌。??二次电子的能量一般在二次电子的能量一般在 50eV 50eV 以下,并从样品表面以下,并从样品表面 5 5~ ~ 10 10 纳米左右纳米左右的深度范围内产生,并向样品表面的各个方向的深度范围内产生,并向样品表面的各个方向发射出去。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,可以获得二次电子。被收集的二次电子经过加速,可以获得 10keV 10keV 左右的能量。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。信号成正比的电流信号。