形態(tài)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)huppt課件-資料下載頁
2025-01-14 16:45本頁面
【正文】 ① 照明系統(tǒng) ? 該系統(tǒng)分成兩部分：電子槍和會(huì)聚鏡。電子槍由燈絲 (陰極 )、柵極和陽極組成。加熱燈絲發(fā)射電子束。在陽極加電壓，電子加速。陽極與陰極間的電位差為總的加速電壓。經(jīng)加速而具有能量的電子從陽極板的孔中射出。射出的電子束能量與加速電壓有關(guān)，柵極起控制電子束形狀的作用。電子束有一定的發(fā)散角，經(jīng)會(huì)聚鏡調(diào)節(jié)后，可望得到發(fā)散角，很小甚至為 0的平行電子束。電子束的電流密度 (束流 )可通過調(diào)節(jié)會(huì)聚鏡的電流來調(diào)節(jié)。 ② 成像系統(tǒng) ? 該系統(tǒng)包括樣品室、物鏡、中間鏡、反差光欄、衍射光欄、投射鏡以及其它電子光學(xué)部件。樣品室有一套機(jī)構(gòu)，保證樣品經(jīng)常更換時(shí)不破壞主體的真空。樣品可在 X、 Y二方向移動(dòng)，以便找到所要觀察的位置。經(jīng)過會(huì)聚鏡得到的平行電子束照射到樣品上，穿過樣品后就帶有反映樣品特征的信息，經(jīng)物鏡和反差光欄作用形成一次電子圖像，再經(jīng)中間鏡和投射鏡放大一次后，在熒光屏上得到最后的電子圖像。 ③ 觀察照相室 ? 電子圖像反映在熒光屏上。熒光發(fā)光和電子束流成正比。把熒光屏換成電子干板，即可照相。干板的感光能力與其波長(zhǎng)有關(guān)。 ④ 真空系統(tǒng) ? 真空系統(tǒng)由機(jī)械泵、油擴(kuò)散泵、離子泵、真空測(cè)量?jī)x表及真空管道組成。它的作用是排除鏡筒內(nèi)氣體，使鏡筒真空度至少要在 105托以上，目前最好的真空度可以達(dá)到 109至 1010托。如果真空度低的話，電子與氣體分子之間的碰撞引起散射而影響襯度，還會(huì)使電子?xùn)艠O與陽極間高壓電離導(dǎo)致極間放電，殘余的氣體還會(huì)腐蝕燈絲，污染樣品。 ⑤ 供電控制系統(tǒng) ? 加速電壓和透鏡磁電流不穩(wěn)定將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的色差及降低電鏡的分辨本領(lǐng)，所以加速電壓和透鏡電流的穩(wěn)定度是衡量電鏡性能好壞的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。透射電鏡的電路主要由以下部分組成，高壓直流電源、透鏡勵(lì)磁電源、偏轉(zhuǎn)器線圈電源、電子槍燈絲加熱電源，以及真空系統(tǒng)控制電路、真空泵電源、照相驅(qū)動(dòng)裝置及自動(dòng)曝光電路等。 ? 另外，許多高性能的電鏡上還裝備有掃描附件、能譜議、電子能量損失譜等儀器。 投射電鏡制樣技術(shù) ?掃描電鏡主要用二次電子觀察形貌。在掃描電鏡中，電子槍發(fā)射出來的電子束，經(jīng)三個(gè)電磁透鏡聚焦后，成直徑為幾個(gè)納米的電子束。末級(jí)透鏡上部的掃描線圈能使電子束在試樣表面上做光柵狀掃描。試樣在電子束作用下，激發(fā)出各種信號(hào)，信號(hào)的強(qiáng)度取決于試樣表面的形貌、受激區(qū)域的成分和晶體取向。 掃描電子顯微鏡 （ Scanning Electron Microscope， SEM） 掃描電子顯微鏡示意圖 設(shè)在試樣附近的探測(cè)器把激發(fā)出的電子信號(hào)接受下來，經(jīng)信號(hào)處理放大系統(tǒng)后，輸送到顯象管柵極以調(diào)制顯象管的亮度。由于顯象管中的電子束和鏡筒中的電子束是同步掃描的，顯象管上各點(diǎn)的亮度是由試樣上各點(diǎn)激發(fā)出的電子信號(hào)強(qiáng)度來調(diào)制的，即由試樣表面上任一點(diǎn)所收集來的信號(hào)強(qiáng)度與顯像管屏上相應(yīng)點(diǎn)亮度之間是一一對(duì)應(yīng)的。因此，試樣各點(diǎn)狀態(tài)不同，顯象管各點(diǎn)相應(yīng)的亮度也必不同，由此得到的圖像一定是試樣狀態(tài)的反映。放置在試樣斜上方的波譜儀和能譜儀是用來收集 X射線，借以實(shí)現(xiàn) X射線微區(qū)成分分析的。值得強(qiáng)調(diào)的是，入射電子束在試樣表面上是逐點(diǎn)掃描的，象是逐點(diǎn)記錄的，因此試樣各點(diǎn)所激發(fā)出來的各種信號(hào)都可選錄出來，并可同時(shí)在相鄰的幾個(gè)顯象管上顯示出來，這給試樣綜合分析帶來極大的方便。 SEM的主要特點(diǎn) A、放大倍率高：可從幾十倍放大到幾十萬倍，連續(xù)可調(diào)。觀察樣品極為方便。 B、分辨率高：目前用 W燈絲的 SEM，分辨率已達(dá)到 3nm6nm, 場(chǎng)發(fā)射源 SEM分辨率可達(dá)到 1nm。 C、景深大：景深大的圖像立體感強(qiáng)，對(duì)粗糙不平的斷口試樣觀察需要大景深。一般情況下， SEM景深比 TEM大 10倍，比光學(xué)顯微鏡（ OM）大 100倍。 D、保真度好：試樣通常不需要作任何處理即可以直接進(jìn)行形貌觀察，所以不會(huì)由于制樣原因而產(chǎn)生假象。這對(duì)斷口的失效分析及貴重試樣的分析特別重要。 E、試樣制備簡(jiǎn)單：試樣可以是自然面、斷口、塊狀、粉體、反光及透光光片，對(duì)不導(dǎo)電的試樣只需蒸鍍一層 10nm左右的導(dǎo)電膜。 ? 另外，現(xiàn)在許多 SEM具有圖像處理和圖像分析功能。有的 SEM加入附件后，能進(jìn)行加熱、冷卻、拉伸及彎曲等動(dòng)態(tài)過程的觀察。 掃描隧道顯微鏡示意圖 （ Scanning Tunneling Microscope， STM） ?STM是利用直徑為原子尺度的尖銳探針掃描樣品表面，并測(cè)定流過探針的隧道電流得到超高分辨的三維圖像。 ?成像過程中探針與樣品表面之間的距離小于1nm，電子云互相重疊，在這兩物體間施加2mv~2v的電壓，電子就可因量子隧道效應(yīng)有針尖（或樣品）轉(zhuǎn)移到樣品（或針尖），從而在針尖和樣品間形成隧道電流。 ?STM橫向分辨率為 ~，深度分辨能力為 ，放大倍數(shù)可以達(dá)到數(shù)千萬倍。 ?克服了電子顯微鏡中高能電子束對(duì)樣品的輻射損傷以及樣品必須處于高真空中的限制。 ?STM可以在超高真空、高真空，也可以在大氣下甚至液體中無損傷的直接觀察樣品表面結(jié)構(gòu)。
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