第十一章电子显微镜

第十一章扫描电子显微镜1、电子束入射固体样品表面会激发哪些信号？它们有哪些特点和用途？（**）背散射电子：是被固体样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子，来自样品表面几百纳米的深度范围，利用其进行形貌分析，定性的成分分析。二次电子：其产额强度受表面形貌的影响，利用其形貌分析，受原子序数的影响很小，表面5~10nm。特征X射线，与原子序数相对应，显示特征能量，用于成分分析，利用X射线作为入射线，照射晶体时，在特定晶体发生衍射，用于相成分分析；利用X射线照射样品时发生衍射，应分透射束与衍射束，对晶体样品进行缺陷分析。吸收电子：产生原子序数衬度，可以用来进行成分分析，定性微区成分分析。透射电子：由微区的厚度、成分和晶体结构决定，可以用来进行成分分析。俄歇电子：平均自由程比较小，适用于表面成分分析2、扫描电镜的分辨率受哪些因素影响，用不同的信号成像时，其分辨率有何不同？所谓扫描电镜的分辨率是指用何种信号成像时的分辨率？（***）答：在其他相同的条件下（如信号噪音比、磁场条件及机械振动等），电子束的束征大小，检测信号的类型，以及检测部位的原子序数是影响电子显微镜分辨率的三大因素。不同信号成像时分辨率不同，其中二次电子和俄歇电子的分辨率最高，背散射电子次之，吸收电子和特征X射线的分辨率最低。通常指的是二次电子的分辨率。3、画示意图说明扫描电镜的成像原理。（***）电子枪发射的电子束经过2到3个电磁透镜会聚成一个细的电子束聚焦在样品表面。在末级透镜上面有一个扫面线圈，在它的作用下使电子束在样品表面扫描。由于高能电子束与样品物质的交互作用，产生各种信息（二次电子、背散射电子...），信息被探测器接收，经放大送到显像管成像。而且经过扫面线圈上的电流与显像管相应的亮度一一对应，即电子束打到样品一点时，在显现管荧光屏上就出现一个亮点。（逐点成像）4、比较扫描电镜的成像原理与透射电镜有何不同？（***）扫描电镜的成像原理是基于二次电子的成像原理，即通过二次电子能强烈反映表面形貌的差异，以类似于电视摄影现象方式，利用细聚焦电子束在样品表面扫描激发出的各种物理信号来调制成像。而透射电镜的成像原理是采用电子束作为照明源，和光学显微镜相似的高倍成像原理成像。扫描电子是用二次电子和背景散射电子成像。透射电镜是用透射电子成像。通俗一点说，二次电子是来自样品的电子。透射电子是来自光源电子束中穿过样品的电子。5、二次电子像和背散射电子像在显示表面形貌时有何相同与不同之处？（****）原理大体相同，都是利用检测信号的强弱来反映表面衬度，都可用于形貌分析，但是由于背散射电子的能量较大，并且是在一个较大的体积内被激发出来的，即成像单元大，则在图像上显示很强的衬度，失去一些细节的层次，因此分辨率很低，并且背向检测器的背散射电子无法收集到，而二次电子信号则可以（细节清晰）。1）背散射电子像的分辨率低2）背散射成像衬度较大而失去细节较多3）二次电子图像层次好，细节清晰4）在形貌分析时，背散射电子像分辨率不及二次电子像5）背散射电子像还可以表现成分衬度，所以,二次电子一般用于形貌分析,背散射电子一般用于区别不同的相.6、说明背散射电子像和吸收电子像的原子序数衬度形成原理，并举例说明在分析样品中元素分布的应用。（****）原子序数衬度原理是利用背散射电子在原子序数较小的范围内，背散射电子的产生额度对原子序数十分敏感，利用原子序数造成衬度变化可以对各种金属和合金进行定性分析；吸收电子产额与背散射电子相反，样品的原子序数越小，背散射电子越少，吸收电子越多，因此吸收电子像的衬度和背散射电子像互补应用：A+B=成分，A-B=形貌，A、B是一对特征检测器。7、当电子束入射重元素和轻元素时，其作用体积有何不同？各自产生的信号的分辨率有何特点？（***）电子束入射重元素时，作用体积呈半球状；入射轻元素时，作用体积呈滴状。入射重元素时，电子束进入表面后就横向扩展，因此分析重元素时，即使电子束属斑痕深，也不能达到较高的分辨率，此时二次电子和背散射电子的分辨率差距明显变大；入射轻元素，分辨率就相当于束斑的直径（浅），入射较深时，分辨率大为降低。8、二次电子像的景深很大，样品凹坑底部都能清楚显示出来，从而使图像的立体感很强，其原因何在？（***）景深βRβRDs00Δ2tanΔ2，β为电子束孔径角，扫描电子显微镜末级透镜焦距较长，β角很小，所以景深很大。