掃描電鏡的成像過(guò)程(編輯修改稿)
2025-06-16 02:10 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 大，每種信號(hào)從固體發(fā)出的空間范圍，是決定掃描圖像空間分辨能力的重要因素。 小結(jié) 四：掃描電鏡的成像 167。 41 SEM的基本成像過(guò)程 ? 掃描作用 ? 圖像的構(gòu)成 ? 放大倍率 ? 象素 ? 景深 掃描電鏡工作動(dòng)畫(huà) 掃 描 電 鏡 成 像 掃描作用 SEM的成像是利用電子束和樣品相互作用產(chǎn)生的信號(hào) 來(lái)成像，信號(hào)是電子束在樣品上光柵掃描時(shí)產(chǎn)生的。掃描光 柵的區(qū)域就是成像的區(qū)域。在任何時(shí)刻電子束和樣品上的一 個(gè)點(diǎn)相互作用，當(dāng)逐點(diǎn)進(jìn)行掃描時(shí)，信號(hào)的強(qiáng)度在改變，這 就反映出樣品上各點(diǎn)的差別。輸出 信號(hào)的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)信號(hào)調(diào)制 CRT的 柵極，而 CRT的掃描和電子束的光 柵掃描同步，由掃描線圈同時(shí)控制。 圖像的構(gòu)成 SEM的信息： 樣品相互作用的強(qiáng)度。 線掃描：電子束在樣品上沿著某一 條線進(jìn)行掃描，接收的信號(hào)又被用 于 CRT的掃描成像。 面掃描：電子束在樣品上作 XY柵 格掃描， CRT上也以相同的 XY方 式掃描，形成我們所熟悉的圖像。 放大倍率 SEM圖像的放大倍率是通過(guò)調(diào)整樣品與 CRT上圖像的比例來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 樣品空間長(zhǎng)度 l的直線上的信息被成像到 CRT空間的長(zhǎng)度 L上線性放大倍率M=L/l CRT長(zhǎng)度 L是固定的，減少樣品上掃描面積的邊長(zhǎng) l就能增加放大倍率。樣品上取樣面積的大小是放大倍率的函數(shù)。 掃描電鏡的放大倍率僅與掃描線圈的激勵(lì)有關(guān)，與物鏡的激勵(lì)無(wú)關(guān)，后者用來(lái)確定電子束的聚焦。 象素 “象素”或“象元”尺寸是掃描電鏡中與放大倍率有關(guān)的一個(gè)重要概念。象素是 電子束在樣品上獲得信息的區(qū)域，從這個(gè)區(qū)域產(chǎn)生的信息被傳送給 CRT上的某個(gè) 光點(diǎn)成像。象素的面積越小，圖像的分辨率越高，可提供的信息越豐富。象素與 放大倍率有關(guān)。在供照相用的高分辨率 CRT上，最小的光點(diǎn)直徑通常是 。 在樣品上相應(yīng)的象素直徑與放大倍率有關(guān)，可以用下面的公式計(jì)算： 象素直徑 r0 = 當(dāng)入射電子的取樣面積小于象素尺寸時(shí)，圖像才算是真 正的聚焦。否則會(huì)產(chǎn)生象素重疊，當(dāng)產(chǎn)生到兩個(gè)以上的象素 重疊，會(huì)導(dǎo)致圖像模糊。 景深 由于形成聚焦電子束的射線的角度發(fā)散，使得電子束在最佳焦點(diǎn)的上部和下部變寬。樣品粗糙的情況下，其某些特征處于不同的工作距離，電子束照射到樣品上其電子束尺寸是不同的，取決于工作距離的遠(yuǎn)近。為了計(jì)算景深，必須知道在最佳焦點(diǎn)的上、下方多少距離內(nèi)電子束變寬到致使重疊上足夠的象素，從而產(chǎn)生離焦。 RWDMmmM ????M為放大倍率，ＷＤ為工作距離，Ｒ為末級(jí)光闌半徑 a=R/WD 167。 42 探測(cè)器 從樣品出射的電子可以分為兩大類(lèi)： ——平均能量為 35ev ——從樣品出射時(shí)有一個(gè)能量分布， 0≤E≤E0 E0為入射電子束能量，對(duì)中高原子序數(shù)的材料，背散射電子能 量分布的峰值在 E0處。 ET探測(cè)器：該探測(cè)器由 EverhartThornley于 1960年研制 成功。 工作模式：一個(gè)高能電子轟擊閃爍體材料，這一電子產(chǎn)生許多光子，通過(guò)一個(gè)光管將它們導(dǎo)入光電倍增管中。由于該信號(hào)是光信號(hào)，所以它可以通過(guò)一個(gè)石英窗進(jìn)入與掃描電鏡的真空
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