【正文】 錯(cuò)線的象將出現(xiàn)在其實(shí)際位置的另一側(cè) .這一結(jié)論已由穿過彎曲消光條紋 (其兩側(cè) S0符號(hào)相反 )的位錯(cuò)線相互錯(cuò)開某個(gè)距離得到證實(shí) . 位錯(cuò)線像總是出現(xiàn)在它的實(shí)際位置的一側(cè)或 蘇 玉 長(zhǎng) 另一側(cè) ,說明其襯度本質(zhì)上是由位錯(cuò)附近的點(diǎn)陣畸變所產(chǎn)生的 ,叫做“應(yīng)變場(chǎng)襯度” . 而且 ,由于附近的偏差 S′隨離開位錯(cuò)中心的距離而逐漸變化 ,使位錯(cuò)線像總是有一定的寬度 (一般在 30~100197。左右 ).盡管嚴(yán)格來說 ,位錯(cuò)是一條幾何意義上的線 ,但用來觀察位錯(cuò)的電子顯微鏡卻并不必須具有極高的分辨本領(lǐng) .通常 ,位錯(cuò)線像偏離實(shí)際位置的距離也與像的寬度在同一數(shù)量級(jí)范圍內(nèi) . 對(duì)于位錯(cuò)襯度的上述特征 ,運(yùn)動(dòng)學(xué)理論給出了很好的定性解釋 . 蘇 玉 長(zhǎng) 第四章 掃描電子顯微鏡 一 .掃描電鏡的特點(diǎn) 它是近幾十年來獲得迅速發(fā)展的電子顯微分析儀器，它即可用來直接觀察試樣的表面形貌，又可以對(duì)試樣表面進(jìn)行成分分析。與反射式光學(xué)顯微鏡比較，具有分辯率高，視野大，景深長(zhǎng)，圖象實(shí)于立體感及放大倍數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，與透射電鏡比較，個(gè)別樣非常簡(jiǎn)單，導(dǎo)電試樣可直接觀察，可觀察大試樣，不破壞試樣表面，分析簡(jiǎn)單。它是進(jìn)行試樣表面形貌分析的有效工具，尤其適用于金屬斷口的形貌觀察及斷裂原因分析。 蘇 玉 長(zhǎng) 二 .掃描電鏡的工作原理 如書上圖 51所示（ P212),在高電壓作用下，從電子槍射出來的電子束往聚光鏡和物鏡聚焦成很細(xì)的高能電子束，在掃描線圈的作用下，在試樣的表面進(jìn)行幀掃描。電子束與試樣表面物質(zhì)相互作用產(chǎn)生背散射電子，二次電子等各種信息，探測(cè)器將這些信號(hào)接受，經(jīng)放大器放大去調(diào)節(jié)顯像管的柵極，并在熒光屏上顯示出襯度。 信號(hào)收集極由接收極，熒光閃爍體，光導(dǎo)管， 蘇 玉 長(zhǎng) 光電倍增管及前置放大器組成。 三 .放大倍數(shù)與分辨本領(lǐng) 如前說述，掃描電鏡的成象原理是用細(xì)聚焦電子束在樣品表面掃描時(shí)激發(fā)所產(chǎn)生的某些物理信號(hào)來調(diào)制成象，由于采用鏡面電子束在試樣表面掃描與顯象管掃描嚴(yán)格同步，因此，熒光屏上的圖象應(yīng)與電子束掃過試樣表面一致，其大小成比例，其比例關(guān)系即定義為掃描電鏡的放大倍數(shù)。即： 蘇 玉 長(zhǎng) M=顯像管熒光屏面積 /電子束掃過試樣表面面積=S/A 由于 S固定 ,因此 ,改變鏡筒電子束掃描偏轉(zhuǎn)線圈的電流 ,就可以改變電子束掃過試樣表面的面積A,從而實(shí)現(xiàn)倍數(shù) M的調(diào)節(jié) . 為了實(shí)現(xiàn)不同觀察及照相記錄的需要 ,幾乎所有電鏡均設(shè)有幾種掃描速度以供選擇 ,即電視 ()掃描 ,快掃描 (~ ),中速掃描 (幀幅時(shí)間~ ),慢速掃描 (7~10秒 )及照相掃描 (50~80秒 ). 蘇 玉 長(zhǎng) 所謂分辨本領(lǐng)就是能夠辯認(rèn)物體細(xì)節(jié)的本領(lǐng) ,以能分清出兩點(diǎn)或兩細(xì)節(jié)間的最短距離來衡量 .顯然 ,這與細(xì)節(jié)的形狀及其相對(duì)與環(huán)境的反差有關(guān) . 掃描電鏡的分辨本領(lǐng)約為 30~100197。,肉眼能分清熒光屏上大小 d′= ,那么掃描電鏡的有效放大倍數(shù) M應(yīng)為 : M= d′/d= 104 即放大 2萬倍 . 影響分辨率的主要因素 : 蘇 玉 長(zhǎng) ① 入射電子束斑的大小 (入射斑點(diǎn)的直徑 ) ② 試樣對(duì)入射電子的散射 ③信號(hào) /噪音比 四 .掃描電鏡圖象的景深 其一個(gè)重要的特點(diǎn)就是圖象的景深長(zhǎng) ,有明顯的立體感 ,但在這里著重指出 ,掃描電鏡的景深與第二章所述的電磁透射鏡的景深有完全不同的概念 ,因?yàn)閽呙桦婄R的成象原理及其放大方法與電磁透鏡成象的放大方法完全不同 ,掃描電鏡純屬幾何放大 . 掃描電鏡成象要依靠高能電子束 蘇 玉 長(zhǎng) 激發(fā)試樣產(chǎn)生的二次電子或背散射電子 ,這些電子是經(jīng)過雙聚光鏡及物鏡高度聚焦后才射到試樣表面的 .由于物鏡的焦深長(zhǎng) ,因此 ,在試樣表面凹凸不平的位置上都能滿足聚焦條件而獲得清晰的圖象 .從本質(zhì)上說 ,掃描電鏡的景深是來源于物鏡的焦深 .這是由于物鏡的焦深長(zhǎng) ,才能使得粗糙不平的試樣表面上很寬的深度范圍都滿足適焦條件使得圖象具有明顯的立體感 . 蘇 玉 長(zhǎng) 它主要是利用試樣表面在高能電子束所激發(fā)出來的二次電子或背散射電子信號(hào) ,通過接收放大在熒光屏上顯示出來 .它的襯度首先取決于信號(hào)性質(zhì)即二次電子或背散射電子 ,其次取決于試樣材料本身的性質(zhì) .特別是試樣表面的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) .例如凹凸不平情況 ,成分差別 ,晶體取向及表面電位分布等 .除此之外 ,掃描電鏡成象還涉及到電子光學(xué)系統(tǒng) .如電子束斑的大小和象散 ,因此 ,也將影響到圖象的襯度 .最后 ,成象不是直接由二次電子或背散射電子顯象 ,而必須經(jīng)過一系列的電子線路將它們放大并在熒光屏上掃描顯示 五 . 掃描電鏡的圖象襯度原理 蘇 玉 長(zhǎng) 因此 ,人為的對(duì)信號(hào)的處理 ,如灰度控制等 (就象看電視調(diào)節(jié) )也將影響圖象的襯度 . 當(dāng)然最重要的還是電子信號(hào)和試樣本身的性質(zhì) . 在掃描電鏡做形貌觀察時(shí) ,一般都采用二次電子信號(hào) ,二次電子成象具有下列幾個(gè)特點(diǎn) : :二次電子能量低(2~50ev),一般從 50~100197。內(nèi)的表層逸出 ,面積與入射電子的照射面積相近 ,所以分辨率高 .它有利于用來觀察極細(xì)小的細(xì)節(jié) .如斷口的微區(qū)結(jié)構(gòu) ,分析裂紋源的形成與發(fā)展 . 蘇 玉 長(zhǎng) 2. 二次電子能量低 ,電子軌跡容易彎曲 ,二次電子象不形成背影 .在收集極上加上 250伏電壓 ,低能的二次電子在正電場(chǎng)作用下折向收集極 ,它不但增強(qiáng)了有效收集立體角 ,提高二次電子所具有的這種翻越障礙 ,是曲線進(jìn)入檢測(cè)器的能力 ,使得試樣表面凹坑內(nèi)部的細(xì)節(jié)也能被清楚的顯示出來 ,使二次電子象具有整體的立體感 . 3. 二次電子的產(chǎn)額 δ(δ=Is/Ip, Is— 激發(fā)的二次電子流 , Ip— 入射電子流 )強(qiáng)烈地依靠于入射電子束與試樣表面法線間的夾角 θ,對(duì)于光滑試樣表面 蘇 玉 長(zhǎng) ,入射電子束能量大于 1kev時(shí) ,二次電子產(chǎn)額 δ與 θ關(guān)系為 : δ～ 1/cos θ. 旋轉(zhuǎn)試樣 ,改變 θ角 ,可測(cè)得 δ 與 θ的關(guān)系 . 這是因?yàn)棰? θ 增大 ,入射電子束在試樣內(nèi)運(yùn)動(dòng)的總軌跡增長(zhǎng) ,電子增多 。② θ增大 ,作用體積接近表面層 ,因而作用體積內(nèi)產(chǎn)生的大量自由電子離開表面層的機(jī)會(huì)增加 ,這就造成了試樣各種不同形狀的表面所逸出的二次電子產(chǎn)額不同 ,從而形成掃描電鏡的表面形貌象 . 一般試樣比較復(fù)雜的 ,如上述部位 ,由于它的 θ角大 ,產(chǎn)生二次電子多 ,因此異常亮 .