扫描电镜的主要结构主要包括有电子光学系统共32页
扫描电镜的结构及原理
扫描电镜的结构及原理一、简介1特点：扫描电子显微镜主要特点是电子束在样品上进行逐点扫描，获得三维立体图像，图像观察视野大、景深长、富有立体感。
在观察样品表面形貌的同时，进行晶体学分析及成分分析。
常规的扫描电镜分辨本领通常为7～10nm,加速电压在1～50 kV范围。
生物样品一般用10～20kV,成像放大率几十倍至几十万倍。
2用途：扫描电镜可对样品进行综合分析，已成为重要分析工具，纤维、纸张、钢铁质量等，观察矿石结构、检测催化剂微观结构、观看癌细胞与正常细胞差异等。
3日本日立公司产品S-5200型为超高分辨率（ultra-highresolutio n）扫描电镜，加速电压为1k V时，分辨率可达1.8nm,加速电压为30kV时，分辨率高达0.5nm。
此外，还具有独特的电子信号探测系统，不但能观察样品三维形态结构甚至能看到样品的原子或分子结构，在使用性能方面已超越任何一种常规扫描电镜。
二、扫描电镜的结构扫描电镜的组成:（1）、电子光学系统：组成：①电子枪与透镜系统；②电子探针扫描偏转系统作用：产生直径为几十埃的扫描电子束，即电子探针，使样品表面作光栅状扫描。
①电子枪组成：阴极、阳极、栅极。
直径约为0.1mm钨丝制成，加热后发射的电子在栅极和阳极作用下，在阳极孔附近形成交叉点光斑，其直径约几十微米。
扫描电镜没有成像电镜，成像原理与透射电镜截然不同。
所有透镜皆为缩小透镜，起缩小光斑的作用。
缩小透几十镜将电子枪发射的直径约为30μm电子束缩小成几十埃，由两个聚光镜和一个末透镜完成三个透镜的总缩小率为2000～3000倍。
两个聚光镜分别是第一聚光镜和第二聚光镜，可将在阳极孔附近形成的交叉点缩小。
聚光镜可动光阑位于第二聚光镜和物镜之间，用于控制选区衍射时电子书的发散角。
扫描电子显微镜简介
工作原理
扫描电镜工作原理图
ChengF
工作方式
扫描电镜中，用来成像的信号主要是 二次电子，其次是背反射电子和吸收 电子，X射线和俄歇电子主要用于成 分分析，其他信号的电子也用一定的 用途。
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工作方式
电子束与固体样品表面作用 时产生的信息
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工作方式
二次电子
二次电子是从表面5－10nm层内发射出来的，能量 小于50eV，它对表面状态形貌非常敏感，能非常 有效地显示试样表面的微观形貌。由于它发自试 样表面层，入射电子还没有被多次散射，因此产 生二次电子的面积与入射电子的照射面积基本相 同，二次电子的空间分辨率较高，JSM5610二次电 子分辨率为3nm。
●显示系统一般是把信号经处理输入电脑在显
示器上显示。
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扫描电镜的结构
闪烁体计数器
ChengF
扫描电镜的结构
真空系统
真空系统在电子光学仪器中十分重要,这是 因为电子束只能在真空下产生和操纵。对 于扫描电子显微镜来说,通常要求真空度优 于10-3～10-4Pa。任何真空度的下降都会导 致电子束散射加大,电子枪灯丝寿命缩短, 产生虚假的二次电子效应,严重影响成像的 质量。因此,真空系统的质量是衡量扫描电 子显微镜质量的参考指标之一。
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试样制备
试样应有良好的导电性，或至少试样表面 导电性要好。导电性不好的试样，如高分 子材料、陶瓷、生物样等再入射电子的照 射下，表面容易积累电荷严重影响图像质 量。对不导电的试样，必须进行真空镀膜 ，在试样表面蒸镀一层厚约10nm的金属膜 或碳膜，以避免荷电现象。真空镀膜技术 还可以提高表面二次电子发射率，提高图 像衬度。
背反射电子
材分的名词解释填空
1.辐射的发射：指物质吸收能量后产生电磁辐射的现象。
2.俄歇电子：X 射线或电子束激发固体中原子内层电子使原子电离，此时原子（实际是离子）处于激发态，将发生较外层电子向空位跃迁以降低原子能量的过程，此过程发射的电子。
3、背散射电子：入射电子被样品原子散射回来的部分；它包括弹性散射和非弹性散射部分；背散射电子的作用深度大，产额大小取决于样品原子种类和样品形状。
4.溅射：入射离子轰击固体时，当表面原子获得足够的动量和能量背离表面运动时，就引起表面粒子（原子、离子、原子团等）的发射，这种现象称为溅射。
5.物相鉴定：指确定材料（样品）由哪些相组成。
6.电子透镜：能使电子束聚焦的装置。
7.质厚衬度：样品上的不同微区无论是质量还是厚度的差别，均可引起相应区域透射电子强度的改变，从而在图像上形成亮暗不同的区域，这一现象称为质厚衬度。
8.蓝移：当有机化合物的结构发生变化时，其吸收带的最大吸收峰波长或位置（最大）向短波方向移动，这种现象称为蓝移（或紫移，或“向蓝” ）。
9.伸缩振动：键长变化而键角不变的振动，可分为对称伸缩振动和反对称伸缩振动。
10.差热分析：指在程序控制温度条件下，测量样品与参比物的温度差随温度或时间变化的函数关系的技术。
11、球差：即球面像差，是由于电磁透镜的中心区域和边缘区域对电子的折射能力不同造成的。
轴上物点发出的光束，经电子光学系统以后，与光轴成不同角度的光线交光轴于不同位置，因此，在像面上形成一个圆形弥散斑，这就是球差。
12、明场像：用另外的装置来移动物镜光阑，使得只有未散射的透射电子束通过他，其他衍射的电子束被光阑挡掉，由此得到的图像13、暗场像：或是只有衍射电子束通过物镜光阑，投射电子束被光阑挡掉，由此得到的图像14、X射线的强度：是指行垂直X射线传播方向的单位面积上在单位时间内所通过的光子数目的能量总和。
常用的单位是J/ 。
15、衍射衬度：主要是由于晶体试样满足布拉格条件程度差异以及结构振幅不同而形成电子图像反差。
扫描电镜对比以及扫描电镜基础知识点-科邦实验室
扫描电镜对比以及扫描电镜基础知识点扫描电子显微镜，是自上世纪60年代作为商用电镜面世以来迅速发展起来的一种新型的电子光学仪器，被广泛地应用于化学、生物、医学、冶金、材料、半导体制造、微电路检查等各个研究领域和工业部门。
如图1所示，是扫描电子显微镜的外观图。
一、特点制样简单、放大倍数可调范围宽、图像的分辨率高、景深大、保真度高、有真实的三维效应等，对于导电材料，可直接放入样品室进行分析，对于导电性差或绝缘的样品则需要喷镀导电层。
二、基本结构从结构上看，如图2所示，扫描电镜主要由七大系统组成，即电子光学系统、信号探测处理和显示系统、图像记录系统、样品室、真空系统、冷却循环水系统、电源供给系统。
图2：扫描电子显微镜结构图（图片来源：西南石油大学能源材料实验教学中心）其中最重要的三个系统是电子光学系统、信号探测处理和显示系统以及真空系统。
1、电子光学系统电子光学系统包括电子枪、电磁透镜、扫描线圈、样品室等，主要用于产生一束能量分布极窄的、电子能量确定的电子束用以扫描成象。
电子枪：用于产生电子，主要分类如下：电磁透镜：热发射电子需要电磁透镜来成束，所以在用热发射电子枪的扫描电镜上，电磁透镜必不可少。
通常会装配两组：汇聚透镜和物镜，汇聚透镜仅仅用于汇聚电子束，与成象会焦无关；物镜负责将电子束的焦点汇聚到样品表面。
扫描线圈的作用是使电子束偏转，并在样品表面作有规则的扫动，电子束在样品上的扫描动作和显像管上的扫描动作保持严格同步，因为它们是由同一扫描发生器控制的。
样品室内除放置样品外，还安置信号探测器。
2、信号探测处理和显示系统电子经过一系列电磁透镜成束后，打到样品上与样品相互作用，会产生二次电子、背散射电子、俄歇电子以及X射线等一系列信号。
所以需要不同的探测器譬如二次电子探测器、X射线能谱分析仪等来区分这些信号以获得所需要的信息。
虽然X射线信号不能用于成象，但习惯上，仍然将X射线分析系统划分到成象系统中。
有些探测器造价昂贵，比如Robinsons式背散射电子探测器，这时，可以使用二次电子探测器代替，但需要设定一个偏压电场以筛除二次电子。
材料分析测试技术A卷
材料分析测试技术A卷一、选择题（每题1分，共15分）1、x射线衍射方法中，最常用的是（）a．劳厄法b.粉末多晶法c.转晶法2、未知x射线定性分析中存有三种索引，未知物质名称可以使用（）a.哈式无机相数值索引b.无机相字母索引c.芬克无机数值索引3、电子束与液态样品相互作用产生的物理信号中能用作测试1nm厚度表层成分分后析的信号是（）a.背散射电子b.俄歇电子c.特征x射线4、测定钢中的奥氏体含量，若采用定量x射线物相分析，常用的方法是（）a.外标法b.内标法c.轻易比较法d.k值法5、以下分析方法中分辨率最低的就是（）a.semb.temc.特征x射线6、表面形貌分析的手段包括（）a.semb.temc.wdsd.dsc7、当x射线将某物质原子的k层电子打出去后，l层电子回迁k层，多余能量将另一个l层电子拿下核外，这整个过程将产生（）a.光电子b.二次电子c.俄歇电子d.背散射电子8、透射电镜的两种主要功能（）a.表面形貌和晶体结构b.内部组织和晶体结构c.表面形貌和成分价键d.内部组织和成分价键9、已知x射线光管是铜靶，应选择的滤波片材料是（）a.cob.nic.fed.zn10、采用复型技术测得材料表面组织结构的式样为（）a.非晶体样品b.金属样品c.粉末样品d.陶瓷样品11、在电子探针分析方法中，把x射线谱仪固定在某一波长，使电子束在样品表面读取获得样品的形貌阴之木元素的成分原产像是，这种分析方法就是（）第1页/共6页a.点分析b.线分析c.面分析12、下列分析测试方法中，能够进行结构分析的测试方法是（）a.xrdb.temc.semd.a+b13、在x射线定量分析中，不需要做标准曲线的分析方法是（）a.外标法b.内标法c.k值法14、热分析技术无法测试的样品就是（）a.固体b.液体c.气体15、以下热分析技术中，（）就是对样品池及滴定法池分别冷却的测试方法a.dtab.dscc.tga二、填空题（每空1分，共20分）1、由x射线管升空出的x射线可以分成两种类型，即为和。
扫描电镜原理及操作
二、扫描电子显微镜的操作
调整注意点：
一般来说，增加反差也增加了直流成分，因 而亮度水平也会增高，所以调节反差要和调节亮 度水平须同时进行。 振幅的强度显示图像反差，直流成分(高低) 显示图象的亮度，过高或过低的反差或亮度，图 像细节会损失。
上海海洋大学水产与生命学院一扫描电子显微镜的原理和结构1成像原理2扫描电镜的结构3扫描电镜的特点4电子与样品的相互作用二扫描电子显微镜的实践1扫描电子显微镜的一般操作2扫描电子显微镜图像的缺陷3观察条件的确定扫描电子显微镜基本原理及使用技术昆虫学研究中的应用不同倍率的果蝇sem像扫描电镜的基本原理
2015/6/20
正确操作的目的是为了获得高质量的照片。高质量 的照片应满足以下要求： (1)分辨率高。 (2)视野选择好。 (3)景深大，立体感强。 (4)图像层次丰富。即要求反差与亮度适当。
二、扫描电子显微镜的操作
操作步骤：
(1)启动电镜。包括接通电源，开动真空系统进行排气， 在真空度达到要求后，接通显示单元电源。 (2)放入样品，注意调节样品高度。
和每厘米的扫描线数都可以选择。 带有扫描电路的偏转线圈同时输送锯齿波电流给显示 部分的显像管（CRT）的偏转线圈，镜筒的电子束与显像管 的电子束严格同步。
3
2015/6/20
2、扫描电镜的结构
2、扫描电镜的结构
（二）扫描电镜的真空系统由机械泵、扩散泵、
检测系统、管道及阀门等组成。样品室位于镜筒的底部， 样品放于样品台上，样品台带有使样品移动（前后，左 右，上下）、倾斜和旋转的控制杆。 与透射电镜同样的理由，镜筒也是被真空系统排气 至高真空，一般为10-5乇真空度。 与透射电镜一样，扫描电镜的镜简也有一套合轴调 整装置，相对比较简单。
扫描电镜学习
δ＝Is / I0
δ＝1
E’
Emax 1000
E’’
入射电子能量
二次电子产额与入射电子能量的关系
第33页/共93页
2000
❖ 入射电子能量较低时，δ随束能E增加而增加；在 高束能区，δ随E增加而降低。
❖ 当入射电子能量开始增加时，激发出来的二次电 子数增加；同时，电子进入到试样内的深度增加， 深部区域产生的低能二次电子在向表面运行过程 中被吸收。由于这两种因素影响，入射电子能量 与δ之间的曲线上出现极大值，即在低能区，电 子能量的增加主要提供更多的二次电子激发，高 能区主要增加入射电子的穿透深度。
电子束 正偏压＋250～500V
二次电子检测器 收集二次电子
电子束
负偏压－50V
背散射电子检测器 排斥二次电子
二次电子运动轨迹
背散射电子运动轨迹
二次电子和背散射电子的运动轨 迹
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三、背散射电子像衬度及特点
背散射电子是被固体样品原子反射回来的一部 分
入射电 的深
子
，
信
号
主要来自样
品η表＝面I5B0/0I～0 1
扫描放大器
❖ 扫描电子显微镜的原 理示意图
观察和照相
• 由热阴极电子枪发射出的电子在电磁作用下加 速，经过2、3个电磁透镜的作用，在样品表面 聚焦成为极细的电子束（最小直径为1～ 10nm）。该细电子束在末透镜上方的双偏转 线圈作用下，在样品表面扫描。
• 被加速的电子束与样品相互作用，激发样品产 生各种物理信号，其强度随样品表面特征而变。
100～ 1000
100～ 1000
5～10
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扫描电子显微镜的分辩率通常就是指二次电子 像
扫描电镜
汇聚透镜：顾名思义，汇聚透镜用汇聚电子束，装配在真空柱中，位于电子枪之下。通常不止一个，并有一组汇聚光圈与之相配。但汇聚透镜仅仅用于汇聚电子束，与成象会焦无关。
物镜：物镜为真空柱中最下方的一个电磁透镜，它负责将电子束的焦点汇聚到样品表面。
扫描电镜
扫描电镜一种新型的电子光学仪器。它具有制样简单、放大倍数可调范围宽、图像的分辨率高、景深大等特点。数十年来，扫描电镜已广泛地应用在生物学、医学、冶金学等学科的领域中，促进了各有关学科的发展。
简介
扫描电镜是利用细聚焦电子束在样品表面扫描时激发出来的各种物理信号来调制成像的。
主要应用
扫描电镜是一种多功能的仪器、具有很多优越的性能、是用途最为广泛的一种仪器．它可以进行如下基本分析：
编辑本段工作原理
右图是扫描电镜的原理示意图。由最上边电子枪发射出来的电子束，经栅极聚
扫描电镜原理示意图
焦后，在加速电压作用下，经过二至三个电磁透镜所组成的电子光学系统，电子束会聚成一个细的电子束聚焦在样品表面。在末级透镜上边装有扫描线圈，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，结果产生了各种信息：二次电子、背反射电子、吸收电子、X射线、俄歇电子、阴极发光和透射电子等。这些信号被相应的接收器接收，经放大后送到显像管的栅极上，调制显像管的亮度。由于经过扫描线圈上的电流是与显像管相应的亮度一一对应，也就是说，电子束打到样品上一点时，在显像管荧光屏上就出现一个亮点。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。