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影响扫描电镜(SEM)的四个基本要素

发布时间:2022-03-25      点击次数:1083
  影响扫描电镜(SEM)的四个基本要素
  扫描电子显微镜(SEM)是介于透射电镜和光学显微镜之间的一种微观形貌观察方法它可以直接利用样品表面材料的材料特性进行显微成像
  一,放大倍数较高,可连续调整20至20万倍;
  二,景深大,视野大,成像立体感强可直接观察各种样品不均匀表面的细微结构;
  三,试样制备简单。
  影响扫描电镜的分辨本领的主要因素有:
  A.入射电子束光斑直径:扫描电镜分辨能力的极限一般来说,热阴极电子枪的最小束斑直径可以减小到6nm,场发射电子枪可以使束斑直径小于3nm
  B.入射电子束在样品中的膨胀效应:扩散程度取决于入射电子的能量和样品的原子序数束流能量越高,样品的原子序数越小,电子束的相互作用体积越大,信号产生区域随电子束的扩散而增大,从而降低了分辨率
  C.使用的成像方式和调制信号:当二次电子作为调制信号时,由于其能量低(小于50ev),平均自由程短(10~100 nm左右),只有表面50-100nm范围内的二次电子才能从样品表面逸出,散射次数非常有限基本上不向侧面延伸,所以二次电子像的分辨率大约等于束斑直径。当后向散射电子作为调制信号时,由于其能量高、穿透性强,可以从样品较深的区域逃逸(约为有效效应的30%深度)。在深度范围内,入射电子横向扩展,因此背散射电子像的分辨率比二次电子像的分辨率低,一般在500-2000nm左右。如果将吸收电子、x射线、阴极发光、束流诱导电导或电位作为调制信号的其他工作模式,由于信号来自整个电子束散射区,因此获得的扫描图像的分辨率相对较低,一般在1000纳米或10000纳米以上之间。
  扫描电镜的放大倍数可以表示为m=Ac/as,其中Ac-荧光屏上图像的边长;as--样品上电子束的扫描振幅。一般来说,Ac 是固定(通常是100毫米),放大倍数可以通过改变as来改变目前大多数商品的扫描电镜放大倍数为20-20000倍,介于光学显微镜和透射电镜之间,即扫描电镜弥补了光学显微镜和透射电镜放大倍的差距
  景深是指焦点前后的距离范围该范围内所有物体所形成的图像均满足分辨率要求,可以是成清晰;也就是说景深是一个清晰可见的距离范围。扫描电子显微镜的视场深度是透射电子显微镜的10倍,是光学显微镜的数百倍。由于图像景深较大,得到的扫描电子图像具有很强的三维感。电子束的景深取决于电子束的临界分辨力d0和入射半角αC临界分辨率与放大倍数有关,因为人眼的分辨率约为0.2毫米放大后,为了让人感觉到物体图像的清晰,电子束的分辨率必须高于临界分辨率d0:电子束的输入可以通过改变孔径大小和工作距离来调节。利用小孔径和大工作距离可以获得小入射电子角
  包括:表面形貌对比和原子序数对比。表面形貌对比度是由样品表面的不均匀性引起的。原子序数对比度是指扫描电子束入射样品时产生的后向散射电子、吸收电子和X射线,对微区原子序数的差异相当敏感原子序数越高,图像越亮二次电子受原子序数的影响较小聚合物中各组分的平均原子序数相差不大,因此只有一些特殊的多相聚合物体系才能使用这种对比成像。