六硼化镧薄膜场致发射的特性
SEM资料
扫描电子显微镜的设计思想和工作原理，早在1935年便已被提出来了。
1942年，英国首先制成一台实验室用的扫描电镜，但由于成像的分辨率很差，照相时间太长，所以实用价值不大。
经过各国科学工作者的努力，尤其是随着电子工业技术水平的不断发展，到1956年开始生产商品扫描电镜。
近数十年来，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。
一．扫描电镜的特点和光学显微镜及透射电镜相比，扫描电镜具有以下特点：(一) 能够直接观察样品表面的结构，样品的尺寸可大至120mm×80mm×50mm。
(二) 样品制备过程简单，不用切成薄片。
(三) 样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转，因此，可以从各种角度对样品进行观察。
(四) 景深大，图象富有立体感。
扫描电镜的景深较光学显微镜大几百倍，比透射电镜大几十倍。
(五) 图象的放大范围广，分辨率也比较高。
可放大十几倍到几十万倍，它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。
分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间，可达3nm。
(六) 电子束对样品的损伤与污染程度较小。
(七) 在观察形貌的同时，还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析。
二．扫描电镜的结构和工作原理(一) 结构1．镜筒镜筒包括电子枪、聚光镜、物镜及扫描系统。
其作用是产生很细的电子束(直径约几个nm)，并且使该电子束在样品表面扫描，同时激发出各种信号。
2．电子信号的收集与处理系统在样品室中，扫描电子束与样品发生相互作用后产生多种信号，其中包括二次电子、背散射电子、X射线、吸收电子、俄歇(Auger)电子等。
在上述信号中，最主要的是二次电子，它是被入射电子所激发出来的样品原子中的外层电子，产生于样品表面以下几nm至几十nm的区域，其产生率主要取决于样品的形貌和成分。
通常所说的扫描电镜像指的就是二次电子像，它是研究样品表面形貌的最有用的电子信号。
检测二次电子的检测器(图15(2)的探头是一个闪烁体，当电子打到闪烁体上时，1就在其中产生光，这种光被光导管传送到光电倍增管，光信号即被转变成电流信号，再经前置放大及视频放大，电流信号转变成电压信号，最后被送到显像管的栅极。
材料分析测试方法第十一节透射电子显微镜
照明系统光路图 12
一、透射电子显微镜的结构
（1）照明系统
双聚光镜系统优点：
•聚光镜和物镜之间有足够的空间放置样 品和其他装置； •方便调节束斑尺寸，满足满屏要求和亮 度要求，电子束的平行性和相干性都较好；
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一、透射电子显微镜的结构
C、聚光镜光阑
一般称之为：第二聚光镜光阑，安装 在第二聚光镜下方的焦平面位置； 作用：限制照明孔径角，可以挡掉高 角度散射即远离光轴的电子，提高电 子束的平行性和空间相干性，控制照 射到样品上的光斑大小和光照强度。
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一、透射电子显微镜的结构
C、电子束倾斜与平移装置
通过电磁偏转器使入射电子束平移和倾斜。
中心暗场成像CDF：入射电子偏转2θ，衍射束平行于光轴，图像分辨率高；
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一、透射电子显微镜的结构
（1）照明系统
照明系统的作用：
提供一束亮度高、照明孔径角小、平行度 好（相干性好）、束流稳定的电子束；
电子束的相干性：
弱激磁、长焦距、变倍（0～20倍）透镜； 进一步放大物镜所成的像。通过调节中间镜 的可变倍率来控制电镜的总放大倍数。
中间镜可以对“像”或“衍射斑点”聚焦，这 也决定了荧光屏上显示的是“像”还是“衍射斑 点”： 放大镜——其物平面与物镜的像平面重合 衍射镜——其物平面与物镜后焦面重合
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一、透射电子显微镜的结构
侧插式倾斜装置
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一、透射电子显微镜的结构
样品室：样品平移与倾斜装置
Double Tilt Holder 3mm size limitation
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一、透射电子显微镜的结构
样品室：样品平移与倾斜装置
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一、透射电子显微镜的结构
电子显微分析报告
材料电子显微分析技术与应用电子显微镜(简称电镜)经过五十多年的发展已成为现代科学技术中不可缺少的重要工具。
我国的电子显微学也有了长足的进展。
电子显微镜的创制者鲁斯卡(E.Ruska)教授因而获得了1986年诺贝尔奖的物理奖。
电子与物质相互作用会产生透射电子,弹性散射电子,能量损失电子,二次电子,背反射电子,吸收电子,X射线,俄歇电子,阴极发光和电动力等等。
电子显微镜就是利用这些信息来对试样进行形貌观察、成分分析和结构测定的。
电子显微镜有很多类型,主要有透射电子显微镜(简称透射电镜,TEM)和扫描电子显微镜(简称扫描电镜,SEM)两大类。
半个多世纪以来电子显微学的奋斗目标主要是力求观察更微小的物体结构、更细小的实体、甚至单个原子,并获得有关试样的更多的信息,如标征非晶和微晶,成分分布,晶粒形状和尺寸,晶体的相、晶体的取向、晶界和晶体缺陷等特征,以便对材料的显微结构进行综合分析及标征研究。
近来,电子显微镜(电子显微学),包括扫描隧道显微镜等,又有了长足的发展。
1.透射电子显微镜透射电子显微镜（英语：Transmission electron microscope，缩写TEM），简称透射电镜，是把经加速和聚集的电子束投射到非常薄的样品上，电子与样品中的原子碰撞而改变方向，从而产生立体角散射。
散射角的大小与样品的密度、厚度相关，因此可以形成明暗不同的影像。
通常，透射电子显微镜的分辨率为0.1～0.2nm，放大倍数为几万～百万倍，用于观察超微结构，即小于0.2微米、光学显微镜下无法看清的结构，又称“亚显微结构”。
常见的透射电镜如图1所示。
图1常见的透射电镜1.1透射电子显微镜的构造及原理透射电镜是以波长极短的电子束作为照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种高分辨率、高放大倍率的电子光学仪器。
它由三个系统，即光学系统，真空系统和电子线路控制系统成。
1.1.1光学系统透射电镜的光学系统即镜筒是电镜的主体。
它从电子源起一直到观察记录系统为止，由数个电磁透镜部件组成，如上图电镜是由二个聚光镜，试样室，物镜，中间镜和二个投影镜以及观察室所组成，如图2所。
S-4800场发射扫描电子显微镜测纳米ZnO
Ｓ－４８００场发射扫描电子显微镜观测纳米ZnO一、实验目的1.了解扫描电子显微镜的工作原理、仪器的结构。
2.掌握仪器的操作方法、聚合物、ZnO样品的制备和处理方法。
3.观察纳米ZnO样品表面形貌、单体的结构、晶形、聚合体的状态等。
二、实验原理1.电镜的成像原理电子枪（场发射枪）发射一束电子，这就是电子源，其最少截面的直径对场发射枪而言大约为10～20nm，这个小束斑经3 和5 两级聚光镜进一步缩小几百倍，最后再经物镜缩小并聚焦在样品面上，这时束斑直径最小可到3～6nm （约小于扫描电镜的分辨本领），电子束打在样品上，就产生各种信号。
二次电子和背散射电子信号是最常用的两种信号，尤其是二次电子。
信号由接收器取出，经光电倍增器和电子放大器放大后，作为视频信号去调制高分辨显示器的亮度，因此显示器上这一点的亮度与电子束打在样品上那一点的二次电子发射强度相对应。
由于样品上各点形貌等各异，其二次电子发射强度不同，因此显示器屏上对应的点的亮度也不同。
用同一个扫描发生器产生帧扫和行扫信号，同时去控制显示的偏转器和镜筒中的电子束扫描偏转器，使电子束在样品表面上与显示器中电子束在荧光屏上同步进行帧扫和行扫，产生相似于电视机上的扫描光栅。
这两个光栅的尺寸比就是扫描电镜的放倍数。
在显示器屏幕光栅上的图像就是电子束在样品上所扫描区域的放大形貌像。
图像中亮点对应于样品表面上突起部分，暗点表示凹的部分或背向接收器的阴影部分。
由于显示器屏幕上扫描尺寸是固定的，如14in (1in = 25.4mm）显示器的扫描面积是267×200mm2，在放大倍数为十万倍时样品面上的扫描面积为2.67×2 μm2如放大倍数为20 倍时，则为13.35×10mm2。
因此改变电子束扫描偏转器的电流大小，就可改变电子束在样品上的扫描尺寸，从而改变扫描电镜的放大倍数。
2.电镜的分辨特征扫描电镜的分辨本领一般指的是二次电子像的空间分辨本领，它是在高放大倍数下，人们能从照片中分清两相邻物像的最小距离。
扫描电镜技术及其在碳材料表征中的应用
扫描电镜技术及其在碳材料表征中的应用摘要：电子显微技术是材料表征的重要技术手段之一，其中扫描电子显微镜（简称SEM）由于具有应用范围广、样品制备简单、图像景深大等优点，因而在碳材料表征中发挥着越来越重要的作用。
本文在介绍扫描电镜的结构、工作原理及样品制备的基础上，简要概述了扫描电镜在材料表征中的应用，并以碳纳米管为例对图谱进行了分析。
关键词：SEM，材料表征，应用扫描电镜技术及其在碳材料表征的应用Scanning Electron Microscopy Technology with Its Application for MaterialCharacterizationAbstract: The electron microscope technology is one of the important characterination technology in material research. The scanning electron microscope (SEM) is widely used and playing a more and more important role in material characterization because SEM has a series advantages. The article introduced the structural characteristics of SEM, the working theory of SEM and the working theory of SEM, we briefly overview the application of SEM in materials characterization, and carbon nanotubes as a case on map is analyzed.Keywords: SEM, materials characterization, application- 2 -电子显微技术结课论文摘要 (1)1. SEM 的结构 (4)1.1 电子光学系统 (4)1.2 信号检测与转换系统 (5)1.3 显示与记录系统 (5)1.4 真空系统 (5)2. SEM 的工作原理 (5)3. 样品制备 (5)4. SEM 在碳材料中的应用 (6)5. 碳纳米管在SEM 中的表征 (6)6. 总结 (7)参考文献 (8)- 3 -扫描电镜技术及其在碳材料表征的应用二十世纪60年代以来，出现了扫描电子显微镜（SEM）技术，这样使人类观察微小物质的能力发生质的飞跃依靠扫描电子显微镜的高分辨率、良好的景深和简易的操作方法，扫描电子显微镜（SEM）迅速成为一种不可缺少的工具，并且广泛应用于科学研究和工程实践中近年来，随着现代科学技术的不断发展，相继开发了环境扫描电子显微镜（ESEM）1、扫描隧道显微镜（SEM）2、原子力显微镜（AFM）3等其它一些新的电子显微技术这些技术的出现，显示了电子显微技术近年来自身得到了巨大的发展，尤其是大大扩展了电子显微技术的使用范围和应用领域在材料科学中的应用使材料科学研究得到了快速发展，取得了许多新的研究成果4。
13.扫描电子显微分析
第十三章扫描电子显微分析由于透射电镜是利用穿透样品的电子束进行成像的，这就要求样品的厚度必须保证在电子束可穿透的尺寸范围内。
为此需要通过各种较为繁琐的样品制备手段将大尺寸样品转变到透射电镜可以接受的程度。
能否直接利用样品表面材料的物质性能进行微观成像，成为科学家追求的目标。
经过努力，这种想法已成为现实-----扫描电子显微镜(Scanning Electronic Microscopy, SEM)。
扫描电镜是介于透射电镜和光学显微镜之间的一种微观性貌观察手段。
第一节扫描电镜的工作原理工作过程：由最上边电子枪发射出来的电子束，经栅极聚焦后，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、吸收电了、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。
第二节扫描电镜的结构扫描电镜包含以下部分：1. 电子光学部分该系统由电子枪、电磁透镜、光阑、样品室等部件组成。
它的作用与透射电镜不同，仅仅用来获得扫描电子束。
显然，扫描电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径。
（1）电子枪目前使用中的扫描电镜大多为普通热阴极电子枪，由于受到钨丝阴极发射率较低的限制，需要较大的发射截面，才能获得足够的电子束强度。
其优点是灯丝价格较便宜，对真空度要求不高，缺点是钨丝热电子发射效率低，发射源直径较大，即使经过二级或三级聚光镜，在样品表面上的电子束斑直径也在5~7nm，因此仪器分辨率受到限制。
扫描电镜知识汇总
扫描电镜（SEM）超全知识汇总真空技术扫描电子显微镜，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。
▲图1. 扫描电子显微镜特点制样简单、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。
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。
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。
3、真空系统真空系统主要包括真空泵和真空柱两部分。
真空柱是一个密封的柱形容器。
真空泵用来在真空柱内产生真空。
有机械泵、油扩散泵以及涡轮分子泵三大类，机械泵加油扩散泵的组合可以满足配置钨灯丝枪的扫描电镜的真空要求，但对于装置了场致发射枪或六硼化镧及六硼化铈枪的扫描电镜,则需要机械泵加涡轮分子泵的组合。
电镜知识点
46个电镜知识点01光学显微镜以可见光为介质，电子显微镜以电子束为介质，由于电子束波长远较可见光小，故电子显微镜分辨率远比光学显微镜高。
光学显微镜放大倍率最高只有约1500倍，扫描式显微镜可放大到10000倍以上。
02根据de Broglie波动理论，电子的波长仅与加速电压有关：λe＝h / mv＝h / (2qmV)1/2＝12.2 / (V)1/2 (Å)在10 KV 的加速电压之下，电子的波长仅为0.12Å，远低于可见光的4000 - 7000Å，所以电子显微镜分辨率自然比光学显微镜优越许多，但是扫描式电子显微镜的电子束直径大多在50-100Å之间，电子与原子核的弹性散射(Elastic Scattering) 与非弹性散射(Inelastic Scattering) 的反应体积又会比原有的电子束直径增大，因此一般穿透式电子显微镜的分辨率比扫描式电子显微镜高。
03扫描式显微镜有一重要特色是具有超大的景深(depth of field)，约为光学显微镜的300倍，使得扫描式显微镜比光学显微镜更适合观察表面起伏程度较大的样品。
04扫描式电子显微镜，其系统设计由上而下，由电子枪(Electron Gun) 发射电子束，经过一组磁透镜聚焦(Condenser Lens) 聚焦后，用遮蔽孔径(Condenser Aperture) 选择电子束的尺寸(Beam Size)后，通过一组控制电子束的扫描线圈，再透过物镜(Objective Lens) 聚焦，打在样品上，在样品的上侧装有讯号接收器，用以择取二次电子(Secondary Electron) 或背向散射电子(Backscattered Electron) 成像。
05电子枪的必要特性是亮度要高、电子能量散布(Energy Spread) 要小，目前常用的种类计有三种，钨(W)灯丝、六硼化镧(LaB6)灯丝、场发射(Field Emission)，不同的灯丝在电子源大小、电流量、电流稳定度及电子源寿命等均有差异。
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六硼化镧薄膜场致发射的特性
朱炳金;陈泽祥;张强;王小菊;于涛
【期刊名称】《发光学报》
【年(卷),期】2008(029)003
【摘 要】阵列薄膜是在制备好的尖锥阵列上沉积其他材料的薄膜,以提高场发射阴
极性能,它是一种有效的提高场发射阴极性能的方法.在n型硅片上先后采用氧化、
光刻、干法刻蚀、氧化削尖等工艺,制备出曲率半径很小的硅尖锥场发射阵列,硅阵
列中每个硅尖锥的底半径约2 μm,锥高约1.04 μm,每个硅尖之间间隔6 μm,尖端
的曲率半径约50 nm,锥角约56°,尖锥阵列的密度约106/cm2.为了降低硅尖锥的
功函数及提高抗离子轰击能力,通过电子束蒸发在硅尖阵列上沉积六硼化镧(LaB6)
薄膜,薄膜的厚度大约50 nm,锥尖曲率半径变为约111 nm.X射线衍射(XRD)分析
结果表明,电子束沉积在硅尖端的LaB6具有良好的结晶特性.硅尖锥及不同的真空
度下阵列薄膜的场致发射I-V特性及电流发射稳定性的测试结果表明:沉积LaB6的
薄膜阴极阵列的总发射电流达到125 μA,是纯硅尖锥阵列125倍.并且硅阵列六硼
化镧薄膜具有良好的场发射稳定性,是一种理想的薄膜场发射阵列.
【总页数】6页(P561-566)
【作 者】朱炳金;陈泽祥;张强;王小菊;于涛
【作者单位】电子科技大学,光电信息学院,四川,成都,610054;电子科技大学,光电信
息学院,四川,成都,610054;电子科技大学,光电信息学院,四川,成都,610054;电子科
技大学,光电信息学院,四川,成都,610054;电子科技大学,光电信息学院,四川,成
都,610054
【正文语种】中 文
【中图分类】O462.4;TN873.95
【相关文献】
1.用于AC-PDP保护层的六硼化镧薄膜的制备与性能研究∗ [J], 徐晓;王怡;牛童;王
小菊
2.适用于PDP的透明六硼化镧薄膜性能研究 [J], 刘曾怡;林祖伦;王小菊;邓维伟;权
祥
3.电子束蒸发法制备六硼化镧薄膜及其特性研究 [J], 时晴暄;林祖伦;李建军;陈泽
祥
4.六硼化镧薄膜的制备及发射特性的研究 [J], 朱炳金;陈泽祥;张强
5.六硼化镧与氧化石墨烯共混制备PVB透明隔热薄膜及其光学性能和热稳定性的
研究 [J], 汤洪波
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