【摘要】 扫描电子显微镜主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态。

扫描电子显微镜主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态。二次电子能够产生样品表面放大的形貌像,这个像是在样品被扫描时按时序建立起来的,即使用逐点成像的方法获得放大像。

 

一、扫描电子显微镜的主要特点

(1)扫描电子显微镜放大倍数的变化范围很大,一般为15到200000倍,有利于多相或多组成的非均匀材料在低倍率下的普查和高倍率下的观察分析。

(2)扫描电子显微镜具有相当高的分辨率。

(3)制样方法简单,扫描电子显微镜可以直接观察直径为0~30mm的大块试样。

(4)扫描电子显微镜适用于粗糙表面和端口的分析观察,且图像富有立体感、真实感,易于识别和观察。

(5)可进行多种功能的分析。

 

二、影响图像形成的主要原因

(1)由于二次电子是入射电子碰撞样品的核外电子,使原子外层激发而电离出来的电子,且电子在逸出样品表面之前又和样品进行多次散射,所以只有在样品浅层几纳米到几十纳米深度左右区域产生的二次电子才能逸出表面,被探测器收集到。当入射电子束和样品表面垂直时,二次电子逸出区域小,二次电子发生量最少(最暗);当入射角大于0°时,散射区与样品表面接近的区域面积大,逸出可能性大,二次电子发生量多(亮度大)。

(2)原子序数高的元素被激发的二次电子多,原子序数低的元素则少。因此同等条件下,前者图像明亮,这种现象称为原子序数效应。其与背散射电子在样品中的激发作用有关。

(3)对于绝缘性样品,入射电子不能在样品中构成回路导入大地,堆积在样品上的入射电子形成负电荷区,产生放电现象或排斥后续入射电子,使其被检测器吸收或者轰击样品室其他部件,严重影响二次电子图像质量。但是采取一些措施对样品进行处理后可以减少充放电效应的影响,如采用镀膜、导电胶粘贴样品等导电处理等。

(4)在样品的尖端部位边缘射入一次电子时,由于尖端和边缘的二次电子容易脱离样品,所以产生的二次电子数量过多,图像异常明亮,造成不自然的反差,降低图片质量。但可通过降低加速电压来减少二次电子的发生量。

 

三、影响图像清晰度的因素

(1)信噪比

信噪比越高,分辨率越高,一般要求信噪比≥100.

(2)像元数目

实际观察中,通常利用扫描时间是预先规定好的,再配合改变放大器的时间常数来控制像元数目大于等于10。

 

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