日立S4800扫描电子显微镜

日立S4800扫描电子显微镜葛泳2012.6.29Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司•一、日立S-4800的基本原理和结构•二、日立S-4800的操作和应用技术•三、日立S-4800的基本维护Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司电子显微镜的历史1932年鲁斯卡发明创制了第一台透射电子显微镜实验装置(TEM)。1965年英国剑桥仪器公司生产第一台商品扫描电镜，之后与X射线分析系统(EDS、WDS)结合，形成各种不同分析型电子显微镜。1986年，宾尼格和罗雷尔先后研制成功扫描隧道电子显微镜(STM)和原于力电子显微镜(AFM)，使人类的视野得到进一步的扩展。Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1.日立S4800的基本原理和结构入射电子束在样品中激发出的各种信号Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1日立S-4800的基本原理和结构SE的激发原理二次电子（SE）是指被入射电子轰击出来的核外电子。携带有样品的表面形貌信息,通常来自样品表面5-50nm的区域，能量为0-50eV。由于它发自试样表面层，入射电子还没有较多次散射，因此产生二次电子的面积与入射电子的照射面积没多大区别。所以二次电子的分辨率较高，一般可达到50-100Å。扫描电子显微镜的分辨率通常就是二次电子分辨率。二次电子产额随原于序数的变化不明显，它主要取决于表面形貌。Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1日立S-4800的基本原理和结构BSE的激发原理背散射电子是指被固体样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子。包括弹性背散射电子和非弹性背散射电子.从数量上看，弹性背散射电子远比非弹性背散射电子所占的份额多。背散射电子能量在数千到数万电子伏。背散射电子的产生范围在1000Å到1μm深，由于背散射电子的产额随原子序数的增加而增加，所以，利用背散射电子作为成像信号不仅能分析形貌特征，也可用来显示原子序数衬度，定性地进行成分分析。Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1日立S-4800的基本原理和结构SE和BSE的电子能量幅度Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1日立S-4800的基本原理和结构SE图像BSE图像Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1日立S-4800的基本原理和结构Al合金的背散射电子图像Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1日立S-4800的基本原理和结构日立S-4800冷场发射扫描电镜的外观样品仓冷阱电子枪离子泵样品交换仓轨迹球显示单元控制板能谱仪Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1日立S-4800的基本原理和结构分子泵+机械泵Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1日立S-4800的基本原理和结构发卡式钨灯丝（热电子发射电子枪）冷场发射灯丝（冷场发射电子枪）扫描电镜的电子束激发源Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1日立S-4800的基本原理和结构扫描电镜的电子束激发源Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1日立S-4800的基本原理和结构扫描电镜的电子束激发源Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1日立S-4800的基本原理和结构不同类型物镜对样品尺寸的影响Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1日立S-4800的基本原理和结构放大倍数的计算方式Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1日立S-4800的基本原理和结构通过电场力和磁场力平衡入射电子束Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1日立S-4800的基本原理和结构Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1日立S-4800的基本原理和结构电场力和磁场力偏转二次电子信号Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1日立S-4800的基本原理和结构样品更低角度BSE低角度BSE高角度BSESE入射电子S4800可侦测信号Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1日立S-4800的基本原理和结构SESE+BSECopyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1日立S-4800的基本原理和结构BSEBSE+SECopyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1日立S-4800的基本原理和结构SE(U)SE(U,LA0)SE(U,HA)SE(U,LA100)Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司1日立S-4800的基本原理和结构日立S-4800SuperEXB各种模式的信号接收量Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司•一、日立S-4800的基本原理和结构•二、日立S-4800的操作和应用技术•三、日立S-4800的基本维护Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术如何获得更高分辨率的图像？？1．降低透镜的球像差以获得小的电子束斑尺寸2．提高电子枪的亮度3．提高对成像信息的接收效率4．提高样品室的清洁真空度5．尽量减小外界振动干扰6．计算机控制调节图像的质量Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术2.1样品制备的注意事项；2.2扫描电镜最基本的操作：调焦消像散，对中；2.3下列参数选择对图像的影响：加速电压，工作距离，上下探头的选择；2.4荷电的产生原因及解决方法；2.5污染的产生原因及避免方法；2.6日立S-4800的STEM附件2.7减速模式介绍。主要内容Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术1、粉末样品必须粘牢在样品台上（使用导电胶带或液体导电胶）；2、磁性的（能被磁化或者被磁铁吸引）粉末或块状样品需要特别注意；3、样品边缘不能超过样品台；4、观察截面可以使用特制的截面样品台；5、潮湿样品和易挥发样品不能放入样品仓；6、样品放入样品仓前注意调整和测量高度。2.1样品制备的注意事项Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术球面像差CsSphericalaberration透过透镜中心或边缘差异色散像差CcChromaticaberration通过透镜电子能量差异散光像差Astigmatism通过透镜至同直径不同平面差异因电磁透镜缺陷产生的像差的种类：2.2扫描电镜最基本的操作Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术聚焦和消像散示意图Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术聚焦和消像散过程Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术日立S-4800的对中操作电子束电对中光阑电对中像散X电对中像散Y电对中复位键复位所有键Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术为获得更好的图像聚焦（FOCUS）消相散（Stigmation）电子束校正（AxisAlignment）Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术2.3参数选择对图片的影响-如何获得满意的图片图像的质量取决于很多因素：分辨率，信噪比，景深，感兴趣的细节（如表面细节或内部信息、成分差异等），我们需要通过调整仪器参数来获得。对于S-4800我们经常改变的参数有：a.加速电压；b.工作距离；c.上下探头的选择；d.SE信号与BSE信号的选择；e.发射电流Ie，ProbeCurrent,C1等Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术a.加速电压的选择加速电压低高分辨率低高二次电子强度低高荷电低高污染高低对样品损伤低高Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术照射电子在样品内部的散乱Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术照射电子在样品内部的散乱Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术高、低加速电压图像对比加速电压：20KV加速电压：1KVCopyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术加速电压：15KV加速电压：1KV高、低加速电压图像对比Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术低电压如何提高图像的分辨率？----减少工作距离WD=2.3mmWD=8.3mmCopyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司b.工作距离对分辨率的影响：工作距离越小，分辨率越高。假定电子光学系统为无像差的情况下,SEM的分辨率(ｄ)可以用下述数学公式来表示：d=d0・M1・M2・M3Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术加速电压：5KV放大倍数：X300K样品：聚合物+Ag（未喷镀）加速电压：3KV放大倍数：X500K样品：LiMnO3粉末（未喷镀）低加速电压条件下的高分辨图片Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术工作距离对景深的影响：工作距离越大，景深越好。工作距离：3mm加速电压：3KV放大倍数：X5K样品：水泥（喷镀）工作距离：12mm加速电压：3KV放大倍数：X5K样品：水泥（喷镀）Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术景深：透镜物平面允许的轴向偏差为透镜的景深。Df表示景深Δro表示电磁透镜的分辨率α表示孔径半角加速电压：1KV放大倍数：X50K样品：Cu2S粉末（未喷镀）roroDf2tan2Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术影响“景深”的电镜参数设定1、工作距离越长“景深”越大。2、物镜活动光阑孔越小“景深”越大。3、FocusDepth的值越大，“景深”越大。Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术c.上探头（UpperDetector）和下探头（LowerDetector）的信号选择Mix:上、下探头的混合像Upper:上探头图像Lower:下探头图像Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术上、下探头的图像对比上探头：表面形貌下探头：立体感好Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术上探头：表面形貌下探头：立体感好样品：SolarCell上、下探头的图像对比Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术如何使用下探头得到更好的图像？改变ProbeCurrent到High模式.Normal模式High模式Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术2.4为什么会发生荷电现象？Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术为什么会发生荷电现象？Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术荷电现象Copyright©昆山工研院新型平板显示技术中心有限公司2日立S-4800的操作和应用技术采用喷镀方式消除荷电现象优点：（1