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SEM电子扫描显微镜原理和优缺点

 SEM电子扫描显微镜

  1. 工作原理

1) 扫描电镜是用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像。试样为块状或粉末颗 粒,成像信号可以是二次电子、背散射电子或吸收电子。其中二次电子是最主要的成像信号。由电子枪发射的能量为 5 35keV 的电子,以其交 叉斑作为电子源,经二级聚光镜及物镜的缩小形成具有一定能量、一定束流强度 和束斑直径的微细电子束,在扫描线圈驱动下,于试样表面按一定时间、空间顺 序作栅网式扫描。聚焦电子束与试样相互作用,产生二次电子发射(以及其它物理信号),二次电子发射量随试样表面形貌而变化。二次电子信号被探测器收集转换成电讯号,经视频放大后输入到显像管栅极,调制与入射电子束同步扫描的显像管亮度,得到反映试样表面形貌的二次电子像。

2) 仪器结构组成,见工作原理示意图

  1. 优缺点

1) 优点:

  1. 与光学显微镜相比,电子显微镜为电子束为介质,由于电子束波长远较可见光小,故电子显微镜分辨率远比光学显微镜高。光学显微镜放大倍率最高只有约1500倍,扫描式显微镜可放大到10000倍以上。
  2. 扫描电子显微镜有一重要特色是具有超大的景深(depth of field),约为光学显微镜的300倍,使得扫描式显微镜比光学显微镜更适合观察表面起伏程度较大的试片。
  3. 可进行多种功能的分析。与 X 射线谱仪配接,可在观察形貌的同时 进行微区成分分析;配有光学显微镜和单色仪等附件时,可观察阴极荧光图像和进行阴极荧光光谱分析等。
  4. 可使用加热、冷却和拉伸等样品台进行动态试验,观察在不同环境 条件下的相变及形态变化等。

2) 缺点:大部分电子扫描显微镜的抗污染能力低,必须提供真空系统和电源稳压系统。

  1. 基本功能和仪器用途

1) 二次电子象,背散射电子象,图象处理及分析,能做各种固体材料样品表面形貌及组织结构的分析。

2) 与我们制程产品相关的有:Desmear后蜂窝状结构的确定,各制程后的表面状况等。

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