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扫描电镜(SEM)的主要性能

作者:hugetall
发布时间:2019-01-30
内容摘要:扫描电镜(SEM)的主要性能随着科学技术的发展,扫描电镜(scanning electron microscope,简写为SEM)已成为检测固体物质的重要手段。利用电子显微术力求观察到更微小的物体结构,甚至单个原子;力求从试样上得到更多的信息,以便对其进行各种研究。扫描电镜具有分辨能力高,景深长,视野大,成像富有立体感,可以直接观察样品...

扫描电镜(SEM)的主要性能

随着科学技术的发展,扫描电镜(scanning electron microscope,简写为SEM已成为检测固体物质的重要手段。利用电子显微术力求观察到更微小的物体结构,甚至单个原子;力求从试样上得到更多的信息,以便对其进行各种研究。

扫描电镜具有分辨能力高,景深长,视野大,成像富有立体感,可以直接观察样品凹凸不平的表面,例如金属断口,催化剂表面,无机非金属材料的形貌等等。用扫描电镜还可以进行电子通道花样分析,从而研究试样微区的晶体学位向,晶体对称性,应变称度和位错密度等问题。

 

SEM的选购过程中,主要有以下几项性能参数需要注意:

 

1、 放大率

与普通光学显微镜不同,在SEM中,是通过控制扫描区域的大小来控制放大率的。如果需要更高的放大率,只需要扫描更小的一块面积就可以了。放大率由屏幕/照片面积除以扫描面积得到。所以,SEM中,透镜与放大率无关。

 

2、 场深

SEM中,位于焦平面上下的一小层区域内的样品点都可以得到良好的会焦而成象。这一小层的厚度称为场深,通常为几纳米厚,所以,SEM可以用于纳米级样品的三维成像。

 

3、 作用体积

电子束不仅仅与样品表层原子发生作用,它实际上与一定厚度范围内的样品原子发生作用,所以存在一个作用“体积”。作用体积的厚度因信号的不同而不同:

欧革电子:0.52纳米。

次级电子:5λ,对于导体,λ=1纳米;对于绝缘体,λ=10纳米。

背散射电子:10倍于次级电子。

特征X射线:微米级。

X射线连续谱:略大于特征X射线,也在微米级。

 

4、 工作距离

工作距离指从物镜到样品最高点的垂直距离。如果增加工作距离,可以在其他条件不变的情况下获得更大的场深。如果减少工作距离,则可以在其他条件不变的情况下获得更高的分辨率。通常使用的工作距离在5毫米到10毫米之间。

 

5、  成象:次级电子和背散射电子可以用于成象,但后者不如前者,所以通常使用次级电子。

 

6、 表面分析

欧革电子、特征X射线、背散射电子的产生过程均与样品原子性质有关,所以可以用于成分分析。但由于电子束只能穿透样品表面很浅的一层(参见作用体积),所以只能用于表面分析。

表面分析以特征X射线分析最常用,所用到的探测器有两种:能谱分析仪与波谱分析仪。前者速度快但精度不高,后者非常精确,可以检测到“痕迹元素”的存在但耗时太长。


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