sem通过探测哪种信号来获取样品表面成分信息

sem通过探测哪种信号来获取样品表面成分信息,第1张

sem通过探测信号来获取样品表面成分信息,扫描电镜可粗略分为镜体和电源电路系统两部分。镜体部分由电子光学系统、信号收集和显示系统以及真空抽气系统组成。

电子光学系统,由电子枪,电磁透镜,扫描线圈和样品室等部件组成。其作用是用来获得扫描电子束,作为信号的激发源。为了获得较高的信号强度和图像分辨率,扫描电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径,信号收集及显示系统。

检测样品在入射电子作用下产生的物理信号,然后经视频放大作为显像系统的调制信号。现在普遍使用的是电子检测器,它由闪烁体,光导管和光电倍增器所组成。

真空系统真空系统的作用是为保证电子光学系统正常工作,防止样品污染,一般情况下要求保持10-4~10-5Torr的真空度。

扫描电镜就是这样采用逐点成像的方法,把样品表面不同的特征,按顺序,成比例地转换为视频信号,完成一帧图像,从而使我们在荧光屏上观察到样品表面的各种特征图像。

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SEM工作时,电子枪发射的入射电子束打在试样表面上,向内部穿透一定的深度,由于弹性和非弹性散射形成一个呈梨状的电子作用体积。电子与试样作用产生的物理信息,均由体积内产生。

二次电子是入射电子在试样内部穿透和散射过程中,将原子的电子轰击出原子系统而射出试样表面的电子,其中大部分属于价子激发,所以能量很小,一般小于50eV。因此二次电子探测体积较小。二次电子发射区的直径仅比束斑直径稍大一些,因而可获得较高的分辨率。

二次电子像的衬度取决于试样上某一点发射出来的二次电子数量。电子发射区越接近表面,发射出的二次电子就越多,这与入射电子束与试样表面法线的夹角有关。试样的棱边、尖峰等处产生的二次电子较多,相应的二次电子像较亮;而平台、凹坑处射出的二次电子较少,相应的二次电子像较暗。根据二次电子像的明暗衬度,即可知道试样表面凹凸不平的状况,二次电子像是试样表面的形貌放大像。

SEM内在试样的斜上方放置有探测器来接受这些电子。接受二次电子的装置简称为检测器,它是由聚焦极、加速极、闪烁体、光导管和光电倍增管组成。在闪烁体前面装一筒装电极,称为聚焦极,又称收集极。在其前端加一栅网,在聚焦极上加250-300V的正电压。二次电子被此电压吸引,然后又被带有10kV正电压的加速极加速,穿过网眼打在加速极的闪烁体上,产生光信号,经光导管输送到光电倍增管,光信号转变为电子信号。最后输送到显示系统,显示出二次电子像。


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