1、Electron Probe Micro Analyzer 1 日本电子 (JEOL) 扫描电子显微镜 (SEM)介绍与应用 捷欧路（北京）科贸有限公司 促销部 应用工程师：朱明芬 Email： Electron Probe Micro Analyzer 2 一 . 什么是扫描电镜？ Electron Probe Micro Analyzer 3 利用电子束去观察样品表面的一种工具 Scanning Electron Microscope 适用于： 固体的 在真空中稳定的 导电的 等 . 不适用： 液态的，含水的 在真空中不稳定的 磁性粉末（注意） 含油污的 Electron Probe M
2、icro Analyzer 扫描电镜工作原理 Electron Probe Micro Analyzer 5 Auger Electron Absorbed Electron(Current) Specimen Cathode luminescence Transmitted Electron（If Specimen is very thin） 信号的产生 Incident Electron Probe Secondary Electron Backscattered Electron X-ray Electron Probe Micro Analyzer 6 Electron Probe M
3、icro Analyzer 7 信号与信息 典型图片 (样品 : 电子零部件 ) a) 二次电子图像 (SEI) b)背散射电子图像 (COMPO) d) X-ray元素面分布图 (Sn) c)被散射电子图像 (TOPO) 信号 主要信息 1 二次 电 子 表面 细节 2 背散射 电 子 成分分布 3 特征 X射 线 元素分布 Electron Probe Micro Analyzer 8 二 . SE/BE/X-ray Electron Probe Micro Analyzer 9 二次电子，背散射电子 入射电子 背散射电子 二次电子在样品中的轨迹 E=0 弹性散射 非弹性散射 二次电子 被
4、探测电子的能量分布 强度E/E0 (logarithmic scale) 1 小于 50eV E0=15kV(Acc. V) 15keV 50eV 二次电子 背散射电子 Electron Probe Micro Analyzer 10 Z 二次 电 子 产 生区域 10 nm 二次 电 子 入射 电 子 边缘 效 应 00 .10 .20 .30 .40 .50 .60 20 40 60 80 100h:散射率 (=背散射 电 子 /入射 电 子 ) 二次电子，背散射电子 二次电子的发射率和入射角度的关系 背散射电子的产量取决于原子序数的大小 Electron Probe Micro Anal
5、yzer 11 二次电子信号 Electron Probe Micro Analyzer 12 背散射电子信号 Electron Probe Micro Analyzer 13 特征 X-ray的产生 Ex) Cu Ka1 M M M M M L L L - 0.932keV K (Excitation Energy) -8.979keV M K L 二次电子 La1 Lb1 特征 X-ray Kb1 Ka2 Ka1 Cu Ka1的特征 X-ray能量： = -0.932-(-8.979) 8.046 keV Excess Energy 连续 X-ray Nucleus Electron Pr
6、obe Micro Analyzer 14 三：电子光学系统 Electron Probe Micro Analyzer 15 1)电子枪 :产生电子束 2)透镜 :聚焦电子束 3)物镜光阑 :挡掉杂散电子，减小 色差 4)扫描线圈 :扫描和控制电子束 5)探头 :探测各种信号 仪器的基本组成 Electron Probe Micro Analyzer 16 热电子枪和场发射电子枪的工作原理 栅极 W/LaB6灯丝 灯丝加热电路 阳极 第一阳极 (取出极 ) 第二阳极 flashing电路 V1 V0 V0 发射体 热电子枪（ W或 LaB6单晶） 场发射枪 FEG（ Field Emissi
7、on Gun） Electron Probe Micro Analyzer 17 17 电子枪的类别 钨灯丝 LaB6 肖特基 冷场电子枪 电子枪 光源尺寸 亮度 色散度 阴极温度 寿命 真空度钨灯丝 15 2 0 m 103 4 2800 100 10 3 PaL a B 6 1 0 m 102 3 1900 5 0 0 h 10 5 Pa肖特基 15 2 0 n m 100 . 7 1800 1 3 y e a r 10 7 Pa冷场电子枪 5 1 0 n m 100 . 3 300 （ R . T . ） f e w y e a r 10 8 PaElectron Probe Micro
8、 Analyzer 18 入射电子束 A B 样品 Collector Scintillator Light pipe PMT Preamplifier 二次电子探测器 Electron Probe Micro Analyzer 19 背散射电子探测器 B A 样品 BEI 前置放大器 A+B A-B IMS Monitor A+B; COMP A-B; TOPO 入射电子束 Electron Probe Micro Analyzer 20 样品 起伏信号 A A B B 成分信号 Specimen Detector B Detector A Output B Output A 入射电子束 背
9、散射电子探测器 Electron Probe Micro Analyzer 21 EDS能谱仪 前置放大器 H.V. 脉冲处理器 A/D 转换器 多信道分析器 FET Si 探头 窗口（ 超薄窗 /Be窗） 入射电子束 Monitor 样品 准直器 Electron Probe Micro Analyzer 22 四：扫描电镜的应用 Electron Probe Micro Analyzer 仪器所处的环境 仪器的状态 样品的稳定性 操作人员的水平 好照片 拍好照片必须具备的条件 Electron Probe Micro Analyzer 1. 对中 2. 条件设置 3. 聚焦、象散 4. 对
10、比度、明暗度 怎样得到好的照片 Electron Probe Micro Analyzer 正确的束轴 不正确的束轴 峰 饱和点 饱和 束流对中 灯丝温度 亮度 灯丝温度 亮度 Electron Probe Micro Analyzer 物镜光阑对中不好 物镜光阑对中 物镜光阑对中良好 Electron Probe Micro Analyzer 影响图像质量的参数有哪些？ 1.加速电压（ Acc.volt） 2.束斑直径 (Spotsize/Probe current) 3.工作距离 (Work Distance) 4.物镜光阑孔径 (Objective aperture) 条件设置 Electron Probe Micro Analyzer 加速电压 25kV 5kV 1.5kV 分辨率降低 衬度增加 细微结构 丰富 分辨率升高 衬度降低 Electron Probe Micro Analyzer Low Z high lowAcc.Vhigh样品的原子系数越大，被激发的深度浅。 激发深度 Electron Probe Micro Analyzer Acc V :15kV Al Fe W 激发深度 密度 : 小 中 大 2.5 mm 0.9 mm 样品的密度越高，激发深度越浅 0.4 mm
