扫描电子显微镜的发展及展望教案资料
2023年扫描式电子显微镜行业市场前景分析

2023年扫描式电子显微镜行业市场前景分析扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)是指采用电子作为光源、进行扫描成像的一种高分辨率的显微镜,小到纳米级别的样品都可以被其准确观测。
随着纳米技术和材料科学等领域的不断发展,扫描式电子显微镜的市场前景也愈加广阔。
本文就将从技术、应用和市场三个方面,对扫描式电子显微镜行业市场前景进行探讨。
一、技术方面扫描式电子显微镜的核心技术是电子束的聚焦和扫描成像。
SEM在电场或磁场的作用下,使电子束聚焦成高密度的小电子束,在样品表面进行扫描成像。
相比传统光学显微镜,SEM的分辨率较高,可以观察到更小的样品细节。
而SEM技术又在不断改进中,提高了其分辨率和成像速度,并且在对不同材料的成像表现方面具有很强的灵活性。
二、应用方面1. 纳米材料领域随着纳米技术和材料科学等领域的不断发展,扫描式电子显微镜在研究纳米材料方面具有广阔的应用前景。
通过SEM技术,可以精确地观察纳米材料的形貌和大小,并能通过控制电子束的能量和角度等参数,了解材料表面的化学性质以及表面纹理等信息。
2. 生物医学领域扫描式电子显微镜在生物医学领域应用也日渐广泛。
对于生物样品来说,由于其本身的复杂性,常规的光学显微镜很难观测到其内部细节,而SEM可以通过大范围、高清晰度的扫描来获得样品的真实情况,包括对细胞、细胞器和细菌等的准确定位和成像。
3. 电子元器件生产领域在电子元器件的生产中,扫描式电子显微镜可用于对电子元器件结构进行观察和分析,以确定元器件的质量水平和表面情况。
SEM还可以在集成电路生产中用于检查微型电路的细节。
4. 矿物学领域在矿物学领域,扫描式电子显微镜被广泛用于矿物微结构的研究,可以分析矿物的结晶形态、晶体缺陷和晶格取向等。
三、市场方面随着全球化、信息技术和智能化的快速发展,扫描式电子显微镜市场前景更加广阔。
一方面,国际大型制造商不断涌现,市场竞争加剧,同时也面临来自于新兴市场和理念的挑战。
扫描电子显微镜的早期历史和发展趋势

扫描电子显微镜的早期历史和发展趋势扫描电子显微镜(SEM)的基本原理在20世纪30年代到40年代初由Knoll, 德国的von Ardenne和美国的Zworykin,Hillier等人确立。
扫描电镜的研究在英国剑桥大学电机工程学系Charles Oatley博士学位的一系列项目中复苏。
在剑桥大学的McMullan和Smith的早期研究之后,SEM的第一次产业应用在加拿大纸浆和造纸研究所实现。
不久之后,在美国的Westinghouse,SEM被应用于集成电路,并在英国和日本实现了扫描电镜的商业化。
截至目前,SEM及其他显微和微分析技术在世界范围内发展,并被应用于越来越多的领域。
关键词:扫描电子显微镜(SEM),成像技术,表面形貌,成分衬度,电子通道花样(ECP),电子背散射花样(EBSP)。
Oatley描述了SEM早期历史和直至其第一次商业化的发展状况。
第一台商业SEM在英国和日本制造。
SEM的历史也被许多作者描述过。
商用SEM性能的提高和操作的简便已经很出色并有望继续进步。
Knoll用仪器得到了四个非常重要的实验结果Fig.1:(i)他从固态多晶样品中得到了样品的吸收电流像Fig.2.(ii) 这张照片显示的晶粒间取向依赖衬度是由电子穿隧效应的对比差异引起的。
(iii)他测量了不同材料的二次电子(SE)加背散射电子(BSE)系数是入射电子能量E0的函数,并且证明当SE+BSE系数为1时,有第二个交叉点,此时E0约为1.5keV。
样品的充电最小化并且保持稳定。
(iv)根据一个早期关于定量电压衬度的译文,测量了束电子对非导电颗粒充电后颗粒的电势。
Figure 3 是由von Ardenne提出的产生二次电子的电子散射模型,模型表明初始束展宽;大角度散射;扩散;BSE逃逸以及每个阶段的二次电子激发。
他提出了两种高分辨率SE图像。
第一种(现在称为SE-I图像的详细讨论见Peters)E0等于数十电子伏,此时电子的穿透深度(几个微米)比二次电子的逃逸深度大很多倍(几个纳米)。
常规扫描电子显微镜的特点和发展

常规扫描电子显微镜的特点和发展一、本文概述本文旨在全面探讨常规扫描电子显微镜(SEM)的特点及其发展历程。
扫描电子显微镜作为一种重要的分析技术,已在材料科学、生物学、地质学等众多领域发挥着不可或缺的作用。
本文将首先介绍扫描电子显微镜的基本原理和构造,然后详细阐述其独特的优点和应用范围,包括高分辨率成像、样品制备简单、多元素分析等。
随后,本文将回顾扫描电子显微镜的发展历程,从早期的技术瓶颈到现代的先进设备,以及其在科技进步中扮演的重要角色。
本文还将展望扫描电子显微镜的未来发展趋势,包括更高分辨率、更快速度和更广泛的应用领域。
通过本文的阐述,读者将能够深入了解扫描电子显微镜的特点和发展,以及其在科学研究和技术进步中的重要作用。
二、常规扫描电子显微镜的特点常规扫描电子显微镜(SEM)是一种广泛应用于材料科学、生物学、地质学等多个领域的重要分析工具。
其特点主要体现在以下几个方面:高分辨率:SEM能够提供高分辨率的图像,使得研究者能够观察到纳米级别的微观结构。
这使得SEM在材料表面形貌、微观结构以及微观组织分析方面具有很高的实用价值。
大景深:与光学显微镜相比,SEM具有更大的景深,可以在三维空间中获取样品的表面形貌信息。
这使得SEM在观察复杂的三维结构时具有显著的优势。
样品制备简单:相对于透射电子显微镜(TEM),SEM的样品制备过程较为简单,不需要进行薄片制备,从而降低了操作难度和成本。
多功能性:SEM可以配备多种探测器,如能量散射光谱仪(EDS)、波谱仪(WDS)等,以实现形貌、成分和晶体结构的同时分析。
这种多功能性使得SEM成为一种强大的综合分析工具。
动态范围宽:SEM不仅可以观察静态的样品形貌,还可以通过配备特殊附件,如加热台、拉伸台等,来研究材料在不同条件下的动态行为。
然而,尽管SEM具有以上诸多优点,但也存在一些局限性,如对于不导电或导电性差的样品需要进行特殊处理,以及在高能电子束作用下,某些材料可能会发生表面效应等。
《扫描电子显微镜》课件

欢迎来到本节课,本课程将为您介绍扫描电子显微镜(SEM)的发展历史、 工作原理、应用和操作技巧。
什么是扫描电子显微镜?
SEM是一种高分辨率的显微镜,能够对样品表面进行高清的成像和分析,是 材料科学、生命科学、环境科学和地球物理学等众多领域的研究必备工具。
SEM的工作原理
and applications [J]. Physics Reports, 2020, 891: 1-49. • Zhong B., Liu Y., Xie H., et al. Scanning electron microscopy techniques and
application to biological research [J]. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2021, 21(3): 1443-1454.
电子束的生成和加速
SEM通过电子枪产生的电子束对样品表面进行 扫描,其中电子束的加速和缩聚使得SEM成像 的分辨率得到极大的提高。
样品表面的扫描和信号的采集
SEM扫描样品表面时需要从表面采集电子和信 号,经过放大和处理后形成图像。
图像的重建和显示
SEM的图像处理软件能够对采集到的信号进行 处理和重建,生成高质量的图像供研究员们进
SEM在地球物理学领域中可以用来 研究矿物形态、结构和物理化学性质
等问题。
SEM的操作注意事项
1 样品制备和处理
SEM样品的制备和处理是研究工作中必不可少的步骤,要保证样品表面平整、干净和稳 定。
2 SEM的操作和调试
SEM的使用经常进行调 试和保养。
生物学和医学
2
属、陶瓷、塑料和高分子等材料的成 分分析、微观结构观察和物理化学性
扫描电子显微镜的早期历史和发展趋势

扫描电子显微镜的早期历史和发展趋势扫描电子显微镜(SEM)的基本原理在20世纪30年代到40年代初由Knoll, 德国的von Ardenne和美国的Zworykin,Hillier等人确立。
扫描电镜的研究在英国剑桥大学电机工程学系Charles Oatley博士学位的一系列项目中复苏。
在剑桥大学的McMullan和Smith的早期研究之后,SEM的第一次产业应用在加拿大纸浆和造纸研究所实现。
不久之后,在美国的Westinghouse,SEM被应用于集成电路,并在英国和日本实现了扫描电镜的商业化。
截至目前,SEM及其他显微和微分析技术在世界范围内发展,并被应用于越来越多的领域。
关键词:扫描电子显微镜(SEM),成像技术,表面形貌,成分衬度,电子通道花样(ECP),电子背散射花样(EBSP)。
Oatley描述了SEM早期历史和直至其第一次商业化的发展状况。
第一台商业SEM在英国和日本制造。
SEM的历史也被许多作者描述过。
商用SEM性能的提高和操作的简便已经很出色并有望继续进步。
Knoll用仪器得到了四个非常重要的实验结果:(i)他从固态多晶样品中得到了样品的吸收电流像.(ii) 这张照片显示的晶粒间取向依赖衬度是由电子穿隧效应的对比差异引起的。
(iii)他测量了不同材料的二次电子(SE)加背散射电子(BSE)系数是入射电子能量E0的函数,并且证明当SE+BSE系数为1时,有第二个交叉点,此时E0约为。
样品的充电最小化并且保持稳定。
(iv)根据一个早期关于定量电压衬度的译文,测量了束电子对非导电颗粒充电后颗粒的电势。
Figure 3 是由von Ardenne提出的产生二次电子的电子散射模型,模型表明初始束展宽;大角度散射;扩散;BSE逃逸以及每个阶段的二次电子激发。
他提出了两种高分辨率SE图像。
第一种(现在称为SE-I图像的详细讨论见Peters)E0等于数十电子伏,此时电子的穿透深度(几个微米)比二次电子的逃逸深度大很多倍(几个纳米)。
电子显微镜技术发展及其应用前景

电子显微镜技术发展及其应用前景电子显微镜是通过电子束与样品相互作用,利用电磁透镜聚焦产生图像的一种高分辨率图像分析技术。
电子显微镜一般分为两种类型:透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)。
随着电子显微镜技术的不断发展,其应用也越来越广泛,包括材料科学、生物学、纳米技术、化学等领域。
本文将从以下几个方面介绍电子显微镜技术的发展及其应用前景。
一、电子显微镜技术的发展1.早期电子显微镜技术早期的电子显微镜由于仪器质量和电子束强度限制等方面的原因,分辨率很低,所能观察的样品也很有限。
1950年代末期至1960年代初期,科学家们发明了透射电子显微镜和扫描电子显微镜。
TEM可以通过薄片样品获取高分辨率的图像,对微观结构、晶体结构、原子排列等信息进行研究。
但是,其样品制备难度较高,测量过程也比较复杂。
SEM则能够观察到外表面形貌和微结构等信息,而不需要对样品进行切片,具有显微操作简单、成图容易、分辨率适中等优点。
因此,SEM得到广泛的应用。
2.电子光学理论的发展通过电磁透镜使电子聚焦的原理是电子光学理论。
随着电子光学理论的发展,透镜数目增多、透镜质量提高、降低了畸变和散光的程度等新技术的出现,电子显微镜的分辨率得到了不断提高。
近年来,随着高分辨率成像技术的发展,电子显微镜的分辨率已达到亚埃级,可以实现原子级分辨。
而且,高通量电子显微镜的发明使得图像采集速度大大提高,开启了电子显微镜的新篇章。
二、电子显微镜的应用前景1.材料科学电子显微镜在材料科学中具有极其重要的作用。
通过TEM和SEM等技术,可以对材料结构和性质进行观察和分析。
例如,在材料摄影领域,低倍SEM可以对材料表面形貌和结构进行观察,高倍SEM可以对材料纹理和结构进行深入研究。
而TEM可以研究材料的微观结构和晶体结构,探究材料性质的基础。
EDS系统可以对样品的化学组成进行分析,较常见的流行的应用领域有微解剖学、材料科学和地质学等方面。
2.生命科学当然,电子显微镜在生物医学领域的应用也很广泛。
扫描中国电子显微镜行业发展现状及趋势分析

扫描中国电子显微镜行业发展现状及趋势分析一、行业综述1、定义扫描电子显微镜(SEM)简称为扫描电镜,是用细聚焦的电子束轰击样品表面,通过电子与样品相互作用产生的二次电子、背散射电子等对样品表面或断口形貌进行观察和分析。
根据我国SEM的研制过程,可将其SEM发展历程大致分为4个阶段:自行设计研制期、技术消化引进期、自主研发集中期、自主研发放缓期。
扫描电子显微镜工作原理扫描电子显微镜工作原理资料来源:公开资料,产业研究院整理2、发展历程根据我国SEM的研制过程,可将其SEM发展历程大致分为4个阶段:自行设计研制期、技术消化引进期、自主研发集中期、自主研发放缓期。
中国扫描式电子显微镜行业发展历程中国扫描式电子显微镜行业发展历程资料来源:公开资料,产业研究院整理相关报告:产业研究院发布的《2023-2028年中国扫描电子显微镜市场竞争格局及投资前景展望报告》二、产业链扫描式电子显微镜行业上游主要包括电子元器件、光学仪器产品及其他配件。
扫描式电子显微镜主要应用于主要用于纺织、化工、印染、仪器仪表、材料分析、教学科研等许多领域。
扫描电子显微镜产业链扫描电子显微镜产业链资料来源:公开资料,产业研究院整理三、全球行业发展现状1、全球电子显微镜市场规模电子显微镜可以运用到生活、科研的各个领域,不断为人们提供生活和科研的方便。
据统计,全球电子显微镜市场规模逐年攀升,由2018年的25.27亿美元增至至2021年的29.26亿美元,2021年同比增长5.86%,预计截至2022年全球电子市场规模将达到30.96亿美元。
2018-2022年全球电子显微镜市场规模及增速情况2018-2022年全球电子显微镜市场规模及增速情况资料来源:公开资料,产业研究院整理2、全球扫描电子显微镜市场规模据统计,2020年全球扫描电子显微镜市场规模达到20.5亿美元,同比增长3.27,,2017年到2020年市场规模复合增长率为4%,市场规模稳定出现增长。
扫描电子显微镜原理及发展综述

扫描电子显微镜原理及发展综述近年来,随着科技的不断进步,扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)在材料科学、生物学、医学等领域发挥着越来越重要的作用。
本文将对扫描电子显微镜的原理及其发展进行综述,探讨其在科学研究中的应用前景。
一、扫描电子显微镜的原理扫描电子显微镜是一种利用电子束来观察样品表面形貌和成分的显微镜。
其原理基于电子的波粒二象性,通过加速电子并聚焦形成电子束,然后通过扫描线圈控制电子束在样品表面上的移动,利用样品表面与电子束之间的相互作用产生的信号来获取样品的形貌和成分信息。
二、扫描电子显微镜的发展历程扫描电子显微镜的发展可以追溯到20世纪50年代。
最早的扫描电子显微镜使用热阴极发射电子,但存在发射不稳定、寿命短等问题。
随着冷阴极发射电子技术的发展,扫描电子显微镜的性能得到了极大的提升。
此外,扫描电子显微镜的分辨率也随着电子光学系统的改进而不断提高,从最初的几十纳米到目前的亚纳米甚至更小。
三、扫描电子显微镜的应用1. 材料科学领域扫描电子显微镜可以对材料的微观结构进行观察和分析,对材料的组织、晶体结构、表面形貌等进行研究。
这对于材料的研发和改进具有重要意义,尤其是在纳米材料和薄膜材料研究中更加突出。
2. 生物学领域扫描电子显微镜在生物学领域的应用也非常广泛。
它可以观察细胞、细胞器、细菌等微观生物结构,帮助研究者深入了解生物体的形态和功能。
此外,扫描电子显微镜还可以用于病毒研究、药物纳米载体的观察等领域。
3. 医学领域扫描电子显微镜在医学领域的应用主要集中在病理学和解剖学研究中。
通过对病理标本的观察,可以更加准确地判断病变类型和程度,为临床诊断提供重要依据。
此外,扫描电子显微镜还可以用于人体组织工程和人工器官的研究。
四、扫描电子显微镜的发展趋势随着科技的不断进步,扫描电子显微镜的发展也呈现出一些新的趋势。
首先,分辨率将进一步提高,有望达到亚埃级甚至更小。
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扫描电子显微镜的发展及展望扫描电子显微镜的发展及展望1、分析扫描电镜和X射线能谱仪目前,使用最广的常规钨丝阴极扫描电镜的分辨本领已达3.5nm左右,加速电压范围为0.2—30kV。
扫描电镜配备X射线能谱仪EDS后发展成分析扫描电镜,不仅比X射线波谱仪WDS分析速度快、灵敏度高、也可进行定性和无标样定量分析。
EDS发展十分迅速,已成为仪器的一个重要组成部分,甚至与其融为一体。
但是,EDS也存在不足之处,如能量分辨率低,一般为129—155eV,以及Si(Li)晶体需在低温下使用(液氮冷却)等。
X射线波谱仪分辨率则高得多,通常为5—10eV,且可在室温下工作。
1972年起EDAX公司发展了一种ECON 系列无窗口探测器,可满足分析超轻元素时的一些特殊需求,但Si(Li)晶体易受污染。
1987年Kevex公司开发了能承受一个大气压力差的ATW超薄窗,避免了上述缺点,可以探测到B,C,N,O等超轻元素,为大量应用创造了条件。
目前,美国Kevex公司的Quantifier,Noran公司的Extreme,Link公司的Ultracool,EDAX公司的Sapphire等Si(Li)探测器都属于这种单窗口超轻元素探测器,分辨率为129eV,133eV等,探测范围扩展到了5B—92U。
为克服传统Si(Li)探测器需使用液氮冷却带来的不便,1989年Kevex公司推出了可不用液氮的Superdry探测器,Noran公司也生产了用温差电制冷的Freedom探测器(配有小型冷却循环水机),和压缩机制冷的Cryocooled探测器。
这两种探测器必须昼夜24小时通电,适合于无液氮供应的单位。
现在使用的大多还是改进的液氮冷却Si(Li)探测器,只需在实际工作时加入液氮冷却,平时不必维持液氮的供给。
最近发展起来的高纯锗Ge探测器,不仅提高了分辨率,而且扩大了探测的能量范围(从25keV扩展到100keV),特别适用于透射电镜:如Link的GEM型的分辨率已优于115eV(MnKα)和65eV(FKα),Noran的ExplorerGe探测器,探测范围可达100keV等。
1995年中国科学院上海原子核研究所研制成了Si(Li)探测器,能量分辨率为152eV。
中国科学院北京科学仪器研制中心也生产了X射线能谱分析系统Finder-1000,硬件借鉴Noran公司的功能电路,配以该公司的探测器,采用Windows操作系统,开发了自己的图形化能谱分析系统程序。
2、X射线波谱仪和电子探针仪现代SEM大多配置了EDS探测器以进行成分分析。
当需低含量、精确定量以及超轻元素分析时,则可再增加1到4道X射线波谱仪WDS。
Microspec公司的全聚焦WDX-400,WDX-600型分别配有4块和6块不同的衍射晶体,能检测到5B(4Be)以上的各种元素。
该谱仪可以倾斜方式装在扫描电镜试样室上,以便对水平放置的试样进行分析,而不必如垂直谱仪那样需用光学显微镜来精确调整试样离物镜的工作距离。
为满足大量多元素试样的超轻元素,低含量,高速定性、定量常规分析的需求,法国Cameca公司长期生产电子探针仪,SX50和SXmacro型配备4道WDS及1道EDS,物镜内装有同轴光学显微镜可以随时观察分析区域。
岛津公司最近生产的计算机控制EPMA-1600型电子探针,可配置2—5道WDS和1道EDS,试样最大尺寸为100mm×100mm×50mm(厚),二次电子图像分辨率为6nm。
JEOL公司也生产了计算机控制的JXA-8800电子探针和JXA-8900系列WD/ED综合显微分析系统—超电子探针,可装5道X射线光谱仪和1道X射线能谱仪,元素分析范围为5B—92U,二次电子图像分辨率为6nm。
Noran公司下属的Peak公司最近发展了一种崭新的APeX全参数X射线光谱仪,与传统的机械联动机构完全不同,由计算机控制6个独立的伺服马达分别调节分光晶体的位置和倾角以及X射线探测器的X、Y坐标和狭缝宽度。
配有4块标准的分光晶体可分析5B(4Be)以上的元素。
罗兰圆半径随分析元素而变,可分别为170,180,190和200mm,以获得最高的计数率,提高了分析精度和灵活性。
Noran公司还推出了称为MAXray的X射线平行束光谱仪,将最新的X光学研究成果——准平行束整体X光透镜置于试样上的X射线发射点和分析晶体之间,提高了接收X射线的立体角,比一般WDS的强度提高了50倍左右。
可分析100eV—1.8keV能量范围内的K、L、M线,特别有利于低电压、低束流分析,对Be、B、C、N、O和F的分辨率可高达5—15eV,兼有WDS的高分辨率和EDS的高收集效率。
这两种新型X射线光谱仪可望得到广泛的应用。
3、场发射枪扫描电镜和低压扫描电镜场发射扫描电镜得到了很大的发展。
日立公司推出了冷场发射枪扫描电镜,Amray公司则生产热场发射枪扫描电镜,不仅提高了常规加速电压时的分辨本领,还显著改善了低压性能。
低压扫描电镜LVSEM由于可以提高成像的反差,减少甚至消除试样的充放电现象并减少辐照损伤,因此受到了人们的嘱目。
JEOL公司的JSM-6000F型场发射超高分辨SEM的分辨本领在加速电压30kV时达0.6nm,已接近TEM的水平,但试样必须浸没入物镜的强磁场中以减少球差的影响,所以尺寸受到限制,最大为23mm×6mm×3mm(厚)。
试样半浸没在物镜磁场中的场发射JSM-6340F型可以观察大试样,加速电压15kV时分辨本领为1.2nm,低压1kV时为2.5nm。
这两种SEM由于试样要处在磁场中所以不能观察磁性材料。
使用CF校正场小型物镜可观察大试样的场发射JSM-6600F型分辨本领为2.5nm(1kV时为8nm)。
日立公司也供应这几类产品如S-5000,S-4500和S-4700型。
4、超大试样室扫描电镜德国Visitec捷高公司的超大试样室Mira型扫描电镜。
被检物的最大尺寸可为直径700mm,高600mm,长1400mm,最大重量可达300公斤,真空室长1400,宽1100和高1200mm。
分辨本领4nm,加速电压0.3kV—20kV。
是一种新的计算机控制、非破坏性的检查分析测试装置,可用于工业产品的生产,质量管理,微机加工和工艺品的检查研究等。
5、环境扫描电镜80年代出现的环境扫描电镜ESEM,根据需要试样可处于压力为1—2600Pa不同气氛的高气压低真空环境中,开辟了新的应用领域。
与试样室内为10-3Pa的常规高真空SEM不同,所以也可称为低真空扫描电镜LV-SEM。
在这种低真空环境中,绝缘试样即使在高加速电压下也不会因出现充、放电现象而无法观察;潮湿的试样则可保持其原来的含水自然状态而不产生形变。
因此,ESEM可直接观察塑料、陶瓷、纸张、岩石、泥土,以及疏松而会排放气体的材料和含水的生物试样,无需先喷涂导电层或冷冻干燥处理。
1990年美国Electro Scan公司首先推出了商品ESEM。
为了保证试样室内的高气压低真空环境,LV-SEM的真空系统须予以特殊考虑。
目前,Amray,Hitachi,JEOL和LEO等公司都有这种产品。
试样室为6—270Pa时,JSM—5600LV—SEM的分辨本领已达5.0nm,自动切换到高真空状态后便如常规扫描电镜一样,分辨本领达3.5nm。
中国科学院北京科学仪器研制中心与化工冶金研究所合作,发展KYKY-1500高温环境扫描电子显微镜,试样最高温度可达1200℃,最高气压为2600Pa;800℃时分辨率为60nm,观察了室温下的湿玉米淀粉颗粒断面、食盐的结晶粒子,以及在50Pa,900℃时铁矿中的针形Fe\-2O\-3等试样。
6、扫描电声显微镜80年代初问世的扫描电声显微镜SEAM,采用了一种新的成像方式:其强度受频闪调制的电子束在试样表面扫描,用压电传感器接收试样热、弹性微观性质变化的电声信号,经视频放大后成像。
能对试样的亚表面实现非破坏性的剖面成像。
可应用于半导体、金属和陶瓷材料,电子器件及生物学等领域。
中国科学院北京科学仪器研制中心也发展了这种扫描电声显微镜,空间分辨本领为0.2—0.3μm。
最近,中国科学院上海硅酸盐研究所采用数字扫描发生器控制电子束扫描等技术,提高了信噪比,使SEAM的图像质量得到了很大的改进。
7、测长/缺陷检测扫描电镜SEM不但在科学研究而且在工农业生产中得到了广泛的应用,特别是电子计算机产业的兴起使其得到了很大的发展。
目前半导体超大规模集成电路每条线的制造宽度正由0.25μm向0.18μm迈进。
作为半导体集成电路生产线上Si片的常规检测工具,美国Amray公司推出了一种缺陷检测3800型DRT扫描电镜,采用了加热到1800K的ZrO/W阴极肖脱基热场发射电子枪,具有良好的低加速电压性能:1kV时分辨本领达4nm,而且电子束流的稳定度优于1%/h、可长期连续工作,对直径为100,125,150,200mm的Si片,每小时可检测100个缺陷。
日立公司为了克服以往在室温下工作的冷场发射枪测长扫描电镜(CD-SEM)因需要进行闪烁处理以去除发射尖上所吸附的气体分子而经常中断工作、影响在生产线上应用的缺点,最近也推出了这种ZrO/W阴极热场发射电子枪的S-8000系列CD-SEM。
为了克服热场发射比冷场发射枪电子能量分散大的缺点,设计了阻滞场电磁物镜,并改进了二次电子探测器,在加速电压为800V时分辨本领为5nm,可以每小时20片,每片5个检测点的速度连续检测125—200mm直径的Si。
8、晶体学取向成像扫描电子显微术SEM的另一个新发展方向是以背散射电子衍射图样(EBSP)为基础的晶体学取向成像电子显微术(OIM)。
在SEM上增加一个可将试样倾动约70度的装置,CCD探测器和数据处理计算机系统,扫描并接收记录块状试样表面的背散射电子衍射花样(背散射菊池花样),按试样各部分不同的晶体取向分类成像来获得有关晶体结构的信息,可显示晶粒组织、晶界和裂纹等,也可用于测定织构和晶体取向。
可望发展成SEM的一个标准附件。
1996年美国TSL(TexSemLaboratories,Inc.)公司推出了TSLOIM系统,空间分辨本领已优于0.2μm,比原理相似的电子通道图样(ECP)提高了一个量级,在0.4秒钟内即能完成一张衍射图样的自动定标工作。
英国牛津集团显微分析仪器Link-OPAL公司的EBSD结晶学分析系统,目前已用于Si片上Al连线的取向分析,以判断其质量的优劣及可行性。
9、计算机控制扫描电镜90年代初,飞利浦公司推出了XL系列扫描电镜。
在保持重要功能的同时,减少了操作的复杂性。
仪器完全由计算机软件控制操作。
许多参量(焦距、像散校正和试样台移动速度等)和调节灵敏度都会根据显微镜的工作状态作自适应变化和耦合,可迅速而准确地改变电镜的主要参数。