【摘要】 科学指南针可为您提供扫描电子显微镜(SEM)服务,扫描电子显微镜(SEM) 是一种介于透射电子显微镜和光学显微镜之间的一种观察手段,是一种大型分析仪器, 它广泛应用于观察各种固态物质的表面超微结构的形态和组成。

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分辨率指能分辨的两点之间的最小距离。分辨率d可以用贝克公式表示:d=0.61l/nsina ,a为透镜孔径半角,l为照明样品的光波长,n为透镜与样品间介质折射率。对光学显微镜 a=70°-75°,n=1.4。因为 nsina<1.4,而可见光波长范围为: l=400nm-700nm ,所以光学显微镜分辨率 d@0.5l ,显然 d >200nm。要提高分辨率可以通过减小照明波长来实现。SEM是用电子束照射样品,电子束是一种De Broglie波,具有波粒二相性,l=12.26/V0.5(伏) ,如果V=20kV时,则l=0.0085nm。目前用W灯丝的SEM,分辨率已达到3nm-6nm, 场发射源SEM分辨率可达到1nm 。高分辨率的电子束直径要小,分辨率与子束直径近似相等。

 

影响扫描电镜的分辨率的主要因素有:

 

1.入射电子束束斑直径:为扫描电镜分辨率的极限。一般,热阴极电子枪的最小束斑直径可缩小到6nm,场发射电子枪可使束斑直径小于3nm。

 

2.入射电子束在样品中的扩展效应:扩散程度取决于入射束电子能量和样品原子序数的高低。入射束能量越高,样品原子序数越小,则电子束作用体积越大,产生信号的区域随电子束的扩散而增大,从而降低了分辨率.

 

3.成像方式及所用的调制信号:当以二次电子为调制信号时,由于其能量低(小于50 eV),平均自由程短(10~100 nm左右),只有在表层50~100 nm的深度范围内的二次电子才能逸出样品表面, 发生散射次数很有限,基本未向侧向扩展,因此,二次电子像分辨率约等于束斑直径。当以背散射电子为调制信号时,由于背散射电子能量比较高,穿透能力强,可从样品中较深的区域逸出(约为有效作用深度的30%左右)。在此深度范围,入射电子已有了相当宽的侧向扩展,所以背散射电子像分辨率要比二次电子像低,一般在500~2000nm左右。如果以吸收电子、X射线、阴极荧光、束感生电导或电位等作为调制信号的其他操作方式,由于信号来自整个电子束散射区域,所得扫描像的分辨率都比较低,一般在l 000 nm或l0000nm以上不等。

 

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