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扫描电镜的成像原理及附件能谱仪

点击次数:74 发布时间:2021-11-05

  扫描电镜的成像原理及附件能谱仪
  扫描电镜由电子枪发射出来的电子束,在加速电压的作用下,经过磁透镜系统汇聚,形成直径为5nm,经过二至三个电磁透镜所组成的电子光学系统,电子束会聚成一个细的电子束聚焦在样品表面。在末级透镜上边装有扫描线圈,在它的作用下使电子束在样品表面扫描。
  由于高能电子束与样品物质的交互作用,结果产生了各种信息:二次电子、背反射电子、吸收电子、X射线、俄歇电子、阴极发光和透射电子等。这些信号被相应的接收器接收,经放大后送到显像管的栅极上,调制显像管的亮度。由于经过扫描线圈上的电流是与显像管相应的亮度一一对应,也就是说,电子束打到样品上一点时,在显像管荧光屏上就出现一个亮点。
  扫描电镜就是这样采用逐点成像的方法,把样品表面不同的特征,按顺序,成比例地转换为视频信号,完成一帧图像,从而使我们在荧光屏上观察到样品表面的各种特征图像。
  1 扫描电镜衬度像
  1.1二次电子像
  在入射电子束作用下被轰击出来并离开样品表面的核外电子叫做二次电子。这是一种真空中的自由电子。二次电子一般都是在表层5~10nm深度范围内发射出来的,它对样品的表面形貌十分敏感,因此,能非常有效地显示样品的表面形貌。二次电子的产额和原子序数之间没有明显的依赖关系,所以不能用它来进行成分分析。
  1.2背散射电子像
  背散射电子是被固体样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子,背散射电子来自样品表层几百纳米的深度范围。由于它的产能随样品原子序数增大而增多,所以不仅能用作形貌分析,而且可以用来显示原子序数衬度,定性地用作成分分析。
  背散射电子信号强度要比二次电子低的多,所以粗糙表面的原子序数衬度往往被形貌衬度所掩盖。
  2 扫描电镜的附件
  扫描电镜一般都配有波谱仪或者能谱仪。波谱仪和能谱仪是不能互相取代的,只能是互相补充。
  波谱仪是利用布拉格方程2dsinθ=λ,从试样激发出了X射线经适当的晶体分光,波长不同的特征X射线将有不同的衍射角2θ。波谱仪是微区成分分析的有力工具。波谱仪的波长分辨率是很高的,但是由于X射线的利用率很低,所以它使用范围有限。
  能谱仪是利用X光量子的能量不同来进行元素分析的方法,对于某一种元素的X光量子从主量子数为n1的层跃迁到主量子数为n2的层上时,有特定的能量ΔE=En1-En2。能谱仪的分辨率高,分析速度快,但分辨本领差,经常有谱线重叠现象,而且对于低含量的元素分析准确度很差。
  能谱仪与波谱仪相比的优缺点:
  (1)能谱仪探测X射线的效率高。
  (2)能谱仪的结构比波谱仪简单,没有机械传动部分,因此稳定性和重复性都很好。
  (3)能谱仪不必聚焦,因此对样品表面没有特殊要求。
  但是能谱仪的分辨率比波谱仪低;能谱仪的探头必须保持在低温状态,因此必须时时用液氮冷却。

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