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扫描电镜成像原理及信号采集及应用

(1)表面形貌衬度原理：利用二次电子特性进行成像，二次电子数量和原子序数无明显的关系，但对微区表面的几何形状十分敏感。

被入射电子束激发出的二次电子数量和原子序数没有明显的关系，但是二次电子对微区表面的几何形状十分敏感。上图说明了样品表面和电子束相对位置与二次电子产额之间的关系。入射束与样品表面法线相平行时，即图中a），二次电子的产额少。若样品倾斜了45度，则电子束穿入样品激发二次电子的有效深度增加了1.414倍，入射电子激发表面的二次电子数量增多（黑域）。同理，样品倾斜了60度，则有效深度增加了2倍，产生的二次电子数量进一步增加。

扫描电子显微镜主要功能

扫描电镜在成分分析方面主要有EDS能谱丶WDS波谱两种侦测器可以搭配。EDS能谱分析速度较快，元素检测极限约1000~2000ppm。WDS波谱分析速度较慢，但元素侦测极限较好，约在10~100ppm。EDS成分分析分析方法上面有三种模式可以选择。点分析：奈米范围内微小区域成分分析，可以帮助使用者做特定区域的分析。线扫描：可以观察扫描线段区域的成分变化。面扫描：可以观察各成分的2D分布状况。

在微观尺度下，许多尺规量测都是间接式的，扫描电微镜可以提供直接影像尺规量测，搭配适当的尺规量测标准件，量测结果具有相得的参考价值。

扫描电子显微镜拥有强大的影像放大功能，从5～1,000,000放大倍率。特殊的电子光学特性，让扫描电镜经拥有良好的景深。在各种景深位置，不产生失焦的状况，都能够观察到清晰的图像。

扫描电子显微镜的结构组成

1、真空系统

成像系统和电子束系统均内置于真空柱中。真空柱的底部是密封室，也就是放置样品的地方。

??之所以采用真空，主要基于以下两个原因：

? 电子束系统中的灯丝在普通大气中会很快氧化失效，所以使用SEM时除了真空外，通常还需要用纯氮气或惰性气体充满整个真空柱。

??为了增加电子的平均自由程，使更多的电子用于成像。

2. 电子束系统

电子束系统由电子和电磁透镜组成。主要用于产生能量分布很窄且具有一定电子能量的电子束，用于扫描成像。

试样的观察

试样的观察 　　1) 观察样品室的真空“PVG ”值，当真空达到9.0×10-5Pa 时，打开“ 　　Maintenance ”，加高压5kv ，软件上扫描的发射电流为10μA ，工作距离“WD ”为8mm ，扫描模式为“Lei ”（注意：为减少干扰，有磁性样品时，工作距离一般为15mm 左右）； 　　2) 操作键盘上按“Low Mag”、“Quick View”，将放大倍率调至Z低，点击“Stage Map”，对样品进行标记，按顺序对样品进行观察； 　　3) 取消“Low Mag”，看图像是否清楚，不清楚则调节聚焦旋钮，直至图像清楚，再旋转放大倍率旋钮，聚焦图像，直至图像清楚，再放大，直到放大到所需要的图； 　　4) 聚焦到图像的边界一致，如果边界清晰，说明图像已选好，如果边界模糊，调节操作键盘上的“X 、Y ”两个消像散旋钮，直至图像边界清晰，如果图像太亮或太暗，可以调节对比度和亮度，旋钮分别为“Contrast ”和“Brightness ”，也可以按“ACB ”按钮，自动调整图像的亮度和对比度；