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。
扫描电镜是高能电子散射固体材料,可获得许多特征信号!微观成像是扫描电镜基本功能,要求高分辨,So可为其他特征信号分析提供精确导航!
SEM一般标配SE探测器,用SE信号获得高分辨像,且SE信号可以充分代表扫描电镜电子光学性能。
Why SE not other?
比靠斯:在电子束样品作用区,可能只有SE取样面积与电子束斑尺寸最接近,且对其尺寸敏感! 敏感到啥程度? 例如样品是黄金,SE1的取样面积和束斑面积相同。
BSE也是常用成像信号,但对于黄金样品,电子探针束斑直径1nm 或 2nm,其空间分辨率没有差别。其信号取样范围直径和电子穿透深度相近,大多情况,其分辨率和加速电压相关较多。
总结:提到扫描电镜分辨率,大概就是在说这台电镜的性能,用SE成像分辨率是最为精确的表达,主要影响因素为末级电子探针束斑直径和样品材质。
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