扫面电镜原理
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种常用的高分辨率显微镜，它利用电子束代替光束进行成像，可以观察到物质的表面形貌和微观结构。
下面将详细介绍扫描电镜的工作原理。
一、电子源扫描电镜的电子源通常采用热阴极电子枪，利用热电子发射原理产生高能电子束。
热阴极电子枪由电子发射体、聚焦极和加速极组成。
当电子发射体受到加热后，产生的热电子经过聚焦极的聚焦作用，形成一个细束电子束。
二、电子束的聚焦和加速经过电子源产生的电子束，会经过一系列的透镜系统进行聚焦和加速。
透镜系统由一组磁透镜和电透镜组成，它们分别通过调节磁场和电场来控制电子束的聚焦和加速。
通过透镜系统的调节，可以使电子束变得更加细致和聚焦，从而提高成像的分辨率。
三、样品的准备和固定在进行扫描电镜观察之前，需要对样品进行准备和固定。
通常情况下，样品需要经过化学固定、脱水、金属浸渍等处理步骤，以保持样品的形态结构和细节，并提高电子束的透射性。
四、样品的扫描和成像在样品固定后，将样品放置在扫描电镜的样品台上。
电子束从电子源发射出来后，经过透镜系统的聚焦和加速后，进入扫描线圈系统。
扫描线圈系统通过控制电子束的扫描范围和速度，使电子束在样品表面进行扫描。
扫描过程中，电子束与样品表面相互作用，产生多种信号。
五、信号的检测和处理样品与电子束相互作用后，会产生多种信号，包括二次电子、反射电子、背散射电子、X射线等。
这些信号被检测器接收到后，会转换成电信号，并经过放大和处理。
最终，通过将信号转换为图像，可以观察到样品表面的形貌和微观结构。
六、图像的显示和分析通过信号的检测和处理后，得到的图像可以通过显示器进行观察。
扫描电镜图像通常呈现出高对比度和高分辨率的特点，可以清晰地显示样品表面的细节和结构。
同时，还可以利用图像处理软件对图像进行后期处理和分析，如测量样品表面的尺寸、形状等。
总结：扫描电镜通过利用电子束代替光束进行成像，能够观察到物质的表面形貌和微观结构。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理扫描电镜是一种高级显微镜，能够提供高分辨率的显微图像。
它的工作原理是利用电子束来扫描样品表面，通过收集反射、透射或者散射的电子信号来生成图像。
下面将详细介绍扫描电镜的工作原理。
一、电子源1.1 电子枪：扫描电镜中的电子源通常是由热阴极电子枪产生的。
电子枪通过加热阴极产生电子，然后通过加速电压加速电子束。
1.2 加速电压：加速电压决定了电子束的能量。
加速电压越高，电子束的穿透能力越强，分辨率也会提高。
1.3 调焦系统：扫描电镜中的调焦系统用于调整电子束的聚焦，以保证在样品表面形成清晰的图像。
二、样品准备2.1 导电涂层：为了避免电荷积累和减少散射，样品通常需要涂上导电涂层，如金属薄膜。
2.2 样品固定：样品需要被固定在样品台上，以保证在扫描过程中不会移动。
2.3 样品表面处理：为了获得清晰的图像，样品表面需要进行适当的处理，如抛光或者蒸镀。
三、扫描系统3.1 扫描线圈：扫描电镜中的扫描线圈用于控制电子束在样品表面的扫描范围，从而形成图像。
3.2 探测器：扫描电镜中的探测器用于接收反射、透射或者散射的电子信号，并将其转换成图像。
3.3 扫描速度：扫描速度决定了图像的分辨率，较高的扫描速度可以获得更高分辨率的图像。
四、信号处理4.1 图像重建：通过收集反射、透射或者散射的电子信号，扫描电镜可以重建样品表面的图像。
4.2 对比度调整：信号处理中可以对图像的对比度进行调整，以提高图像的清晰度。
4.3 图像分析：扫描电镜可以通过信号处理进行图像分析，如测量样品表面的形貌或者化学成分。
五、应用领域5.1 材料科学：扫描电镜在材料科学领域被广泛应用，可以观察材料的微观结构和表面形貌。
5.2 生物学：扫描电镜在生物学领域可以用于观察细胞结构和微生物形态。
5.3 纳米技术：扫描电镜在纳米技术领域可以用于观察纳米材料的结构和性质。
总结：扫描电镜通过利用电子束扫描样品表面，收集电子信号生成图像，具有高分辨率和广泛的应用领域。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种高分辨率的显微镜，利用电子束而非光线来观察样品表面的微观结构。
它能够提供比传统光学显微镜更高的分辨率和更大的深度信息，因此被广泛应用于材料科学、生物学、纳米技术等领域。
扫描电镜的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 电子源产生电子束：扫描电镜中的电子源通常采用热阴极发射电子的方式，如热丝或者热发射阴极。
当电子源受到加热时，电子会从阴极表面发射出来，形成电子束。
2. 加速和聚焦电子束：电子束经过加速电场，使其获得足够的能量。
然后，通过电磁透镜系统对电子束进行聚焦，以获得较小的束斑尺寸。
3. 样品表面的相互作用：将要观察的样品放置在扫描电镜的样品台上，并调整样品的位置和倾斜角度。
当电子束照射到样品表面时，它与样品中的原子和份子相互作用，产生多种信号。
4. 信号的检测和处理：样品与电子束相互作用后，会产生多种信号，包括二次电子、反射电子、散射电子、透射电子等。
这些信号被探测器捕捉，并转化为电信号。
5. 影像的生成和显示：电信号经过放大、转换和处理后，通过计算机系统生成样品的影像。
这些影像可以以黑白或者彩色的形式显示在显示器上，供操作者观察和分析。
扫描电镜相较于传统光学显微镜具有以下优势：1. 高分辨率：扫描电镜的分辨率通常可以达到纳米级别，远远高于传统光学显微镜的分辨率。
2. 大深度信息：扫描电镜可以提供样品表面的三维形貌信息，使观察者能够更全面地了解样品的结构。
3. 高放大倍数：扫描电镜可以实现高倍数的放大，使细微结构和纳米级粒子能够清晰可见。
4. 可观察多种样品：扫描电镜适合于观察各种不同性质的样品，包括金属、陶瓷、生物组织、纤维材料等。
5. 光学显微镜无法观察的细节：扫描电镜能够观察到光学显微镜无法分辨的细节，如纳米级的表面形貌、弱小的缺陷和晶体结构等。
然而，扫描电镜也存在一些限制和挑战：1. 样品制备要求高：扫描电镜对样品的制备要求较高，需要进行表面处理、金属涂覆或者冷冻等步骤，以确保样品的导电性和稳定性。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理引言概述：扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种利用电子束来观察样品表面形貌和分析成分的高分辨率显微镜。
与传统光学显微镜相比，扫描电镜具有更高的分辨率和放大倍数，能够观察到更细微的细节。
本文将详细介绍扫描电镜的工作原理，包括电子束的产生、样品的准备、信号的检测和图像的生成等方面。
一、电子束的产生1.1 热阴极发射电子热阴极发射电子是扫描电镜中常用的电子源之一。
通过加热金属阴极，使其发射出电子，形成电子束。
常用的金属阴极有钨、铑等，因其熔点高、耐热性好而被广泛应用。
1.2 场发射电子场发射电子是另一种常用的电子源。
在扫描电镜中，通过在导电材料上施加高电压，使其表面形成强电场，从而将电子从导体表面发射出来。
场发射电子具有较高的亮度和稳定性，适用于高分辨率的扫描电镜观测。
1.3 冷阴极发射电子冷阴极发射电子是一种新型的电子源。
与热阴极不同，冷阴极发射电子不需要加热即可发射电子。
常见的冷阴极包括钻石薄膜阴极和碳纳米管阴极。
冷阴极发射电子具有较高的亮度和长寿命，适用于高分辨率和高稳定性要求的扫描电镜。
二、样品的准备2.1 固态样品的处理固态样品在进入扫描电镜之前需要进行一系列的处理。
首先，样品需要被切割成适当的尺寸，并进行抛光以获得平坦的表面。
然后，样品需要被镀上一层导电薄膜，以便电子束能够在样品表面形成有效的信号。
2.2 液态样品的处理液态样品的处理相对较为复杂。
通常，液态样品需要被固化成凝胶或冰冻，以保持其形状和结构。
然后，样品需要被切割成适当的尺寸，并进行抛光和镀膜等处理步骤，以便进行扫描电镜观测。
2.3 生物样品的处理生物样品的处理需要特殊的技术和设备。
首先，生物样品需要被固定，以保持其形状和结构。
然后，样品需要进行脱水、冻干或冰冻等处理步骤，以便进行扫描电镜观测。
此外，为了增强样品的对比度，生物样品通常需要进行染色处理。
三、信号的检测3.1 二次电子信号二次电子信号是扫描电镜中最常用的信号之一。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种通过电子束对样品进行扫描和成像的仪器。
它利用高能电子束与样品相互作用，通过采集和分析所产生的信号来获取样品的表面形貌和成份信息。
下面将详细介绍扫描电镜的工作原理。
1. 电子源扫描电镜的核心部件是电子源，通常采用热阴极电子枪产生电子束。
热阴极电子枪通过加热阴极产生的热电子，在电场的作用下形成高速电子束。
2. 电子透镜系统电子束从电子源出射后，经过一系列的电子透镜系统进行聚焦和控制。
电子透镜系统包括透镜和电磁场控制系统，通过调节透镜的电压和电流，可以控制电子束的聚焦和扫描速度。
3. 样品台样品台是放置待观察样品的平台，通常由导电材料制成，以便与电子束的相互作用。
样品台可以通过微动装置在XY方向上进行精确的挪移，以便对样品进行扫描。
4. 扫描线圈扫描线圈是用来控制电子束在样品表面上进行扫描的装置。
它通过改变电流的方向和大小，使得电子束可以在样品表面上按照预定的路径进行扫描。
5. 信号检测器当电子束与样品相互作用时，会产生多种不同的信号。
扫描电镜通常配备多种类型的信号检测器，包括二次电子检测器（SE）、反射电子检测器（BSE）、能谱仪等。
这些检测器可以采集和测量不同类型的信号，以获取样品的形貌和成份信息。
6. 显示和图象处理扫描电镜通过信号检测器采集到的信号，经过放大、滤波等处理后，可以得到样品的图象。
这些图象可以通过显示器进行实时观察，并可以进行进一步的图象处理和分析，如增强对照度、测量尺寸等。
扫描电镜工作原理的基本流程如下：1. 打开电子源，产生高速电子束。
2. 通过电子透镜系统对电子束进行聚焦和控制。
3. 将待观察样品放置在样品台上。
4. 通过扫描线圈控制电子束在样品表面上进行扫描。
5. 信号检测器采集和测量与样品相互作用产生的信号。
6. 经过信号处理和图象处理，得到样品的图象。
7. 通过显示器进行实时观察和分析。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种高分辨率的显微镜，利用电子束与样品的相互作用来获得样品的表面形貌和成分信息。
下面将详细介绍扫描电镜的工作原理。
一、电子束的发射和聚焦扫描电镜中的电子束是通过热阴极或场发射阴极产生的。
电子束首先通过一系列的透镜系统进行聚焦。
这些透镜系统包括电子枪、聚焦透镜和缩聚透镜。
电子束的聚焦使得其能量集中在一个非常小的区域内，从而提高了分辨率。
二、样品的准备与加载在进行扫描电镜观察之前，需要对样品进行准备。
通常，样品需要被切割成非常薄的片或者被涂覆上导电性物质，以便电子束能够通过并与样品相互作用。
准备好的样品会被安装在样品台上，并通过机械或电动系统精确地调整位置。
三、电子束与样品的相互作用当电子束聚焦到样品表面时，电子与样品原子发生相互作用。
这些相互作用包括散射、反射、透射和吸收等。
其中，散射是最重要的相互作用方式。
电子束与样品表面原子的相互作用会产生二次电子、反射电子、散射电子和X射线等。
四、二次电子的检测与信号放大在扫描电镜中，最常用的信号是二次电子。
二次电子是在电子束与样品相互作用时从样品表面发射出来的低能电子。
这些二次电子被探测器捕获，并转化为电信号。
电信号经过放大和处理后，可以被转化为图像。
五、扫描和图像重建扫描电镜的工作方式是通过扫描电子束在样品表面上的移动来获取图像。
电子束被聚焦到一个非常小的区域内，然后通过扫描线的方式在样品表面上移动。
同时，二次电子信号被探测器捕获，并根据扫描位置进行记录。
这些记录的数据经过处理和重建，最终形成样品的图像。
六、图像显示与分析扫描电镜生成的图像可以通过显示器进行观察和分析。
图像显示的分辨率取决于电子束的能量和样品的性质。
扫描电镜还可以通过其他技术手段，如能谱分析、成分分析和表面形貌分析等，对样品进行更深入的研究和分析。
综上所述，扫描电镜通过聚焦电子束、与样品的相互作用、二次电子的检测与信号放大、扫描和图像重建等步骤，实现对样品表面形貌和成分的高分辨率观察。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种重要的高分辨率显微镜，它利用电子束与样品相互作用产生的信号来获取图像。
扫描电镜工作原理包括电子源、透镜系统、样品台和信号检测系统等几个关键部分。
1. 电子源：扫描电镜使用的电子源通常是热阴极电子枪。
电子枪中的热阴极通过加热产生热电子，然后通过加速电压形成高速电子束。
这些电子束在电子枪出口处通过孔径，形成一个聚焦的电子束。
2. 透镜系统：透镜系统用于控制电子束的聚焦和扫描。
透镜系统包括聚焦透镜和扫描线圈。
聚焦透镜通过调节电压来控制电子束的聚焦，使其在样品表面形成尽可能小的聚焦斑点。
扫描线圈则通过调节电流来控制电子束的扫描速度和方向，从而扫描整个样品表面。
3. 样品台：样品台是用于支撑和定位样品的部分。
样品通常需要被制备成非导电的形式，以防止电子束在样品表面积累电荷。
样品台通常具有微调功能，以便在扫描过程中对样品位置进行微调。
4. 信号检测系统：信号检测系统用于检测电子束与样品相互作用产生的信号，并将其转换成图像。
常用的信号检测方式包括二次电子检测和反射电子检测。
二次电子检测是通过检测从样品表面发射出的次级电子来获取图像，而反射电子检测则是通过检测从样品表面反射回来的电子来获取图像。
这些信号经过放大和处理后，最终通过显示器展示出来。
扫描电镜的工作原理可以简单总结为：电子源产生电子束，透镜系统控制电子束的聚焦和扫描，样品台支撑和定位样品，信号检测系统将电子束与样品相互作用产生的信号转换成图像。
通过这个过程，扫描电镜可以获得高分辨率、高放大倍数的样品表面形貌和微观结构图像。
扫描电镜的应用非常广泛。
在材料科学、生物学、医学等领域，扫描电镜被用于研究材料的形貌、表面结构、组织细胞的形态等。
它可以观察到微米甚至纳米级别的细节，对于研究和分析微观结构非常有帮助。
扫描电镜的高分辨率和放大倍数，使得它成为了许多科学研究和工业领域的重要工具。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种常用的高分辨率显微镜，通过利用电子束与样品的相互作用来获取样品表面的形貌和成分信息。
其工作原理基于电子光学和电子物理的原理。
一、电子光学系统扫描电镜的电子光学系统由电子源、透镜系统和检测系统组成。
1. 电子源扫描电镜的电子源通常采用热阴极电子枪，通过加热阴极产生热电子。
热电子经过加速电压加速形成高速电子束。
2. 透镜系统透镜系统由几个磁透镜组成，包括聚焦透镜和扫描透镜。
聚焦透镜用于将电子束聚焦到极小的尺寸，提高分辨率。
扫描透镜用于控制电子束在样品表面的扫描。
3. 检测系统检测系统用于测量电子束与样品相互作用后的信号。
常用的检测器有二次电子检测器和反射电子检测器。
二次电子检测器用于观察样品表面形貌，反射电子检测器用于获得样品的成分信息。
二、扫描控制系统扫描控制系统由扫描线圈和扫描发生器组成。
扫描线圈用于控制电子束在样品表面的扫描范围和速度。
扫描发生器则产生扫描信号，控制电子束的扫描。
三、样品准备在进行扫描电镜观察之前，样品需要进行一系列的准备工作。
首先，样品需要被固定在样品架上，以保持稳定。
然后，样品需要被表面处理，如金属镀膜或碳镀膜，以提高导电性。
最后，样品需要被放置在真空环境中，以避免电子束与空气分子的相互作用。
四、工作过程1. 准备好样品并放置在样品架上。
2. 打开扫描电镜，并进行必要的预热和真空泵抽气。
3. 调整电子光学系统，使得电子束聚焦到最佳状态。
4. 设置扫描控制系统，确定扫描范围和速度。
5. 开始扫描，观察样品表面形貌和成分信息。
6. 根据需要，可以调整扫描参数和检测器，以获得更详细的信息。
7. 观察结束后，关闭扫描电镜并进行必要的清洁和维护。
五、应用领域扫描电镜在许多领域都有广泛的应用。
在材料科学中，它可以用于观察材料的晶体结构、表面缺陷和纳米结构。
在生物学中，它可以用于观察细胞和组织的形态和结构。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
The Nobel Prize in Physics 1986
Ernst Ruska(1906-1988) "for his fundamental work in electron optics, and for the design of the first electron microscope”
Gerd Binnig (1947-)
Heinrich Rohrer (1933-)
“for their design of the scanning tunneling microscope"
5
7.2 电子显微镜的基本工作原理
一束电子经过一系列电磁透镜聚焦后， 照射在被观察区域上，电子束与该区域上 物质相互作用（或扫描）产生多种电子信 号，这些电子信号被不同检测器检测，变 成所需要电信号，通过电子学方法（放大、 扫描、成像），最终在CRT上得到一幅与原 物一样的放大像。
26
（2） 成分衬度
背散射电子发射系数可表示为： 6 4 样品中重元素区域在图像上是亮区，而轻元素在图像上是 暗区。利用原子序数造成的衬度变化可以对各种物质进 行定性分析。 背反射电子信号强度要比二次电子低的多，所以粗糙表面 的原子序数衬度往往被形貌衬度所掩盖。 原子序数衬度又称为化学成分衬度，它是利用对样品微区 原子序数或化学成分变化敏感的物理信号作为调制信号 得到的一种显示微区化学成分差别的像衬度。 这些信号主要有背散射电子、吸收电子和特征X射线等。
22
图8-7 二次电子的发射量与样品倾斜程度的关系
23
二次电子产额δ与二次电子束与试样表面法向夹角有关（图8-8），δ∝1/cosθ。 因为随着θ角增大，入射电子束作用体积更靠近表面层，作用体积内产生的大量自 由电子离开表层的机会增多，二次电子产额愈大 ；其次随θ角的增加，总轨迹增 长，引起价电子电离的机会增多。
30
8.6 扫描电子显微镜结构
包括：电子光学系统，真空系统，成像系统等。 电子光学系统 该系统由电子枪、电磁透镜、扫描线圈、光阑、样品室等部 件构成，它的作用是用来获得电子束。显然，该电子束应具 有较高的亮度和尽可能小的束斑直径，才可能获得较高的分 辨率。
31
电子光学系统
1. 电子枪 俗称栅帽组件，由灯丝、栅极(韦氏极）、阳极组成。其 电子线路如图8-12 所示。
图8-8 二次电子的发射量与样品倾斜程度的关系
24
(2) 边缘效应 当入射电子束照射样品时，发生 该效应，入射尖角侧面时，二次 电子从侧面发出，即尖角处二次 电子产率增加，图像响应部位显 得明亮，如照射球体上，两边明 亮。边缘效应是倾角效应的特例。 亮度大小与加速电压有关，降低 加速电压可减小边缘效应，有利 观察拍照。
而变。它们分别被相应的
收集器接受，经放大器按 顺序、成比例地放大后， 图8-2 扫描电镜工作原理图 送到显像管。
15
8.3 SEM的特点
仪器分辨本领较高。二次电子像分辨本领可达 1.0 nm( 场发射 ),3.0 nm(钨灯丝)； 仪器放大倍数变化范围大（从几倍到几十万倍），并且连续可调； 图像景深大，富有立体感。可直接观察起伏较大的粗糙表面（如金属 和陶瓷的断口等）；它比一般光学显微镜景深大 100-500 倍，比透射 电子显微镜的景深大10倍； 样品制备简单。
图8-9 二次电子的发射量与 样品边缘效应的关系
25
2、背散射电子像 背散射电子既可以用来显示形貌衬度，也 可以用来显示成分衬度。 (1). 形貌衬度 用背反射信号进行形貌分析时，其分辨率 远比二次电子低。 因为背反射电子时来自一个较大的作用体 积。此外，背反射电子能量较高，它们以 直线轨迹逸出样品表面，对于背向检测器 的样品表面，因检测器无法收集到背反射 电子，而掩盖了许多有用的细节。
9
2 背散射电子
当入射电子束照射样品时，入射电子在样品中受到原子 核的卢瑟福散射而成大角度散射出样品的电子。
特点：
（1）能量损失小，其能量值接近入射电子能量值。 （ 2）因为入射电子在样品深处被反射出样品，所以产生 范围比较大（0.1～1μm）。 （3）被散射电子形成的像不但与样品的原子序数有关， 而且与样品表面状态有关，所以，它反映样品更深层次的 信息（加速电压 ≥ 5KV），它也是 SEM 的主要信号，它与 二次电子信号构成混合信号，它的存在使SEM的图像立体 感更强，图像更生动。 （4）可以利用电子衍射信息，研究物质的形貌和结晶学 特性。
图8-3 Optical Microscope VS SEM
16
8.4 SEM基本参数
放大倍数
与普通光学显微镜不同，在 SEM中，是通过控制扫描区域的大 小来控制放大率的。如果需要更高 的放大率，只需要扫描更小的一块 面积就可以了。放大率由显像管 （CRT） 照片面积除以扫描面积得 到。
扫描电镜图像的放大倍数定义为显 示器上图像宽度与电子束在试样上 相应方向扫描宽度之比 M=L/I
21
倾角效应 边缘效应
(1) 倾角效应 当入射电子与样品表面成不同角度入射时，图像亮度 不同，二次电子发射量不同。通常是电子束入射方向与样 品垂直时，其亮度最小，如图8-7中 (a)所示，当与法线成 一定角度，如图中（ b ）所示其亮度增如，二次电子发射 量与电子束对试样表面法线夹角θ的余玄倒数1/cosθ成正比。 如图8-7（ c ）所示，当电子束从 A点入射至 B点。随着 θ角 增加，逸出量增加，图像亮度增加，当 θ=0 时，入射电子 没有反射，即被试样吸收成为吸收电子。
Δ f= (
0 .2 D d) M a
图8-5 景深定义示意图
式中 D 为工作距离， a 为物镜光阑孔径，M 为 放大倍率， d 为电子束直径。可以看出， 长工作距离、小物镜光阑、低放大倍率能得 到大景深图像。
18
工作距离、成像 工作距离：指从物镜极靴到样品最高点的 垂直距离。 如果增加工作距离，可以在其他条件不变 的情况下获得更大的景深。如果减少工作 距离，则可以在其他条件不变的情况下获 得更高的分辨率。通常使用的工作距离在5 毫米到10毫米之间。 成像 二次电子和背散射电子可以用于成像，但 后者不如前者，所以通常使用二次电子。
10
3 透射电子 当入射电子束入射样品后，有一部分电子穿过样品，这部分电子叫透
射电子。 特点： （1）在样品下方安装一个可调衬度光阑的检测器，则可以得到透射扫 描电子像。 （2）TEM就是靠接受这部分电子形成透射像，它可以研究物质的结构。 （3）TEM可以带扫描装置，表示为TSEM；反之，扫描电镜也可以带 透射装置，表示为STEM。
散射电子，这些信号电子经过探测器收集并转换为光子，
再经过一系列电信号放大器加以放大处理，最终成像在显 示系统上，在CRT上得到一幅与原物一样的放大像。
14
电子枪发在样品表面按顺序逐行 扫描，激发样品产生各种 物理信号:二次电子、背散 射电子、吸收电子等。
信号强度随样品表面特征
图8-4 放大倍数的定义
L显象管的荧光屏尺寸；I电子束在 试样上扫描距离。
17
景深
在SEM中，位于焦平面上下的一小层区域 内的样品点都可以得到良好的聚焦而成像。 这一小层的厚度称为景深，通常为几纳米厚， 所以，SEM可以用于纳米级样品的三维成像。 扫描电镜的景深为比一般光学显微镜景深大 100-500倍，比透射电镜的景深大10 倍。 SEM的景深Δf可以用如下公式表示：
6
7.3 电子显微镜的成像信号种类
一束细聚焦的电子束轰击试样表面时，入射电子与试样的 原子核和核外电子将产生弹性或非弹性散射作用，并激发出反 映试样形貌、结构和组成的各种信息，有：二次电子、背散射 电子、特征X 射线、俄歇电子、透射电子等。 入射电子 Auger电子 阴极发光 样 品
图7-3 电子与物质作用时产生的信号
19
8.5 扫描电镜衬度像
1
二次电子像 背散射电子像
2
20
1、二次电子像 二次电子像的衬度是入射电子束从试样表层 不同部位激发的二次电子数量变化的反映。 当二次电子束入射条件一旦确定后，即在一 定加速电压、恒定的二次电子束流及其束斑 大小下，二次电子的发射量就与样品表面有 关，即样品的凹凸不平，特别是尖端棱角、 组成元素、电子束相对试样入射角等有关系。 即与倾角效应、边缘效应有关,它是决定二 次电子衬度的主要内容。
电子显微镜介绍
田国辉
1
显微镜的发明
Logo
发现的各种细胞
列文·虎克
自制的显微镜 （300×）
图7-1 显微镜的发明
雨水中的微生物
2
3
7.1 电子显微镜发展历史
1873 年 Abbe 和Helmholfz 分别提出解像力（分辨被摄原 物细节的能力）与照射光的波长成反比。奠定了显微镜的 理论基础。 1897年 J.J. Thmson 发现电子 1924年 Louis de Broglie （ 法国物理学家，1929 年诺贝尔 物理奖得主） 提出电子本身具有波动的物理特性， 进一 步提供电子显微镜的理论基础。 1926年 Busch 发现电子可像光线经过玻璃透镜偏折一般， 由电磁场的改变而偏折。 1931年 德国物理学家Ruska首先发展出穿透式电子显微镜 原型机。 1937年 首部商业原型机制造成功（ Metropolitan Vickers 牌） 。 1938年 第一部扫描电子显微镜由Von Ardenne 发展成功。
11
第 8章
扫描电子显微镜
(scanning electron microscope, SEM )
12
8.1 SEM的信号
扫描电子显微镜正是根据上述不同信息产生的机理，采用不同的信息
检测器，使选择检测得以实现。如对二次电子、背散射电子的采集，可得
到有关物质微观形貌的信息;对x射线的采集，可得到物质化学成分的信息。 正因如此，根据不同需求，可制造出功能配置不同的扫描电子显微镜。