材料测试技术――扫描电子显微镜

2006-11-301SEM(EDS,EBSD)22006-11-30ScanningElectronMicroscopy(FEISIRIONFEGSEM)2006-11-303电子显微镜•定义用聚的很细的电子束照射被检测的试样表面，由于电子束与样品的相互作用，产生各种电子或X射线、光子等信息，然后将这些信息通过不同方式的收集与处理，显示出试样的各种特性（形貌、微结构、成分、晶面等）2006-11-304SEM中的几种信号•Secondaryelectrons–topography(SE)（5-10nm）•Backscatterelectrons-topography(a-b)(100nm-1μm)-compositional(a+b)(BSE)-crystalstructure(EBSD)•X-rays-chemistry(EDS)(500nm-5μm)2006-11-305advantage•有较高的放大倍数，20-100万倍之间连续可调；•有很大的景深，视野大，成像富有立体感，可直接观察各种试样凹凸不平表面的细微结构；•有较高的分辨率(1.5nm)；•试样制备简单。2006-11-306SEM的结构主要构成部分：1.电子枪2.聚光镜与物镜3.偏转系统—扫描系统4.信号探测系统2006-11-307•电子枪（1）热发射型电子枪利用高温使电子具有足够的能量去克服电子枪材料的功函数(workfunction)能障逃离后经加速管加速形成.直热式：针尖式钨灯丝发夹式钨灯丝旁热式：六硼化镧灯丝（2）场发射型电子枪利用靠近曲率半径很小的阴极尖端附近的强电场使阴极尖端发射电子。热场发射电子枪(萧特基发射式Schottkyemission)冷场发射电子枪2006-11-308热发射型电子枪示意图2006-11-309场发射电子枪示意图•K阴极(发射体)；•G虚光源；•E抽取电极（第一阳极）；•A加速电极（第二阳极）2006-11-3010Brightness(Candela)LifetimePressureMaintenanceTungsten840hr1.3E-4mBarCleaningofWehneltLaB6402000Hr2E-7mBar(-1IGP)DriftSchottkyZrOonW30007000Hr5E–9mBar(-2IGP’s)ColdFEG30007000Hr5E-11mBarFlashonceaday2006-11-3011•信号探测器•SE•TLD(ThroughtheLensDetector)(SEFGonly)HRmodeUHRmodeSEmodeBSEmode•BSE•CCD•EDS2006-11-3012信号探测器2006-11-3013SEMmechanism2006-11-3014SFEGHR-mode•Fieldfreeobjectivelensforlowmag.Search•FOV2.6mmatWD22mmSpecimenObjectiveLens2006-11-3015SFEGUHR-mode•Superhighstrengthobjectivelensfield•FOV20umWD5mmObjectiveLensSpecimen2006-11-3016SFEGEDS-mode•ForEDSanalysis•Beamvoltage0.5-30KVat5mmWDObjectiveLensSpecimen2006-11-3017Lowerpartofcolumnwithallthreelenses•HR-mode:internallens•UHR-mode:intermediateandexternallens•EDS-externallensIntermediateLensInternalLensExternalLensUHRModeHRModeEDSModeFinalLensAperture