sem掃描電鏡-課件

掃描電鏡SEM簡介1ppt課件掃描電鏡SEM簡介1ppt課件掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡，簡稱為掃描電鏡，英文縮寫為SEM（ScanningElectronMicroscope）。它是用細(xì)聚焦的電子束轟擊樣品表面，通過電子與樣品相互作用產(chǎn)生的二次電子、背散射電子等對樣品表面或斷口形貌進(jìn)行觀察和分析。SEM已廣泛應(yīng)用于材料、冶金、礦物、生物學(xué)等領(lǐng)域。2ppt課件掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡，簡稱為掃描電鏡，英文縮寫為SE主要內(nèi)容SEM的工作原理SEM的主要結(jié)構(gòu)SEM的組成部分SEM的主要性能參數(shù)SEM的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用舉例3ppt課件主要內(nèi)容SEM的工作原理3ppt課件SEM的工作原理電子槍發(fā)射電子束（直徑50μm）。電壓加速、磁透鏡系統(tǒng)匯聚，形成直徑約5nm的電子束。電子束在偏轉(zhuǎn)線圈的作用下，在樣品表面作光柵狀掃描，激發(fā)多種電子信號。探測器收集信號電子，經(jīng)過放大、轉(zhuǎn)換，在顯示系統(tǒng)上成像（掃描電子像）。二次電子的圖像信號動態(tài)地形成三維圖像。簡單概括起來就是“光柵掃描，逐點(diǎn)成像”。4ppt課件SEM的工作原理電子槍發(fā)射電子束（直徑50μm）。電壓加速、SEM的主要結(jié)構(gòu)圖1SEM的結(jié)構(gòu)示意圖5ppt課件SEM的主要結(jié)構(gòu)圖1SEM的結(jié)構(gòu)示意圖5ppt課件SEM的組成部分電子光學(xué)系統(tǒng)信號收集處理系統(tǒng)圖像顯示和記錄系統(tǒng)真空系統(tǒng)電源及控制系統(tǒng)6ppt課件SEM的組成部分電子光學(xué)系統(tǒng)6ppt課件圖2JSM-6301F場發(fā)射掃描電鏡的結(jié)構(gòu)7ppt課件圖2JSM-6301F場發(fā)射掃描電鏡的結(jié)構(gòu)7ppt課件電子光學(xué)系統(tǒng)組成：電子槍、電磁透鏡、掃描線圈和樣品室等部件。作用：獲得掃描電子束、作為產(chǎn)生物理信號的激發(fā)源。為了獲得較高的信號強(qiáng)度和圖像分辨率，掃描電子束應(yīng)具有較高的亮度和盡可能小的束斑直徑。8ppt課件電子光學(xué)系統(tǒng)組成：電子槍、電磁透鏡、掃描線圈和樣品室等部件。電子槍利用陰極與陽極燈絲間的高壓產(chǎn)生高能量的電子束。目前大多數(shù)掃描電鏡采用熱陰極電子槍。優(yōu)點(diǎn)：燈絲價格便宜，真空要求不高；缺點(diǎn)：發(fā)射效率低，發(fā)射源直徑大，分辨率低。現(xiàn)在，高等級掃描電鏡采用六硼化鑭（LaB6）或場發(fā)射電子槍，二次電子像的分辨率可達(dá)到2nm。掃描電鏡的分辨率與電子在試樣上的最小掃描范圍有關(guān)。通常電壓為1?30kV。9ppt課件電子槍利用陰極與陽極燈絲間的高壓產(chǎn)生高能量的電子束。目前大多圖3三種不同類型的電子槍材質(zhì)10ppt課件圖3三種不同類型的電子槍材質(zhì)10ppt課件電磁透鏡作用：是把電子槍的束斑逐漸縮小，從原來直徑約為50μm的束斑縮小成一個只有幾nm的細(xì)小束斑。工作原理：一般有三個聚光鏡，前兩個透鏡是強(qiáng)透鏡，用來縮小電子束光斑尺寸。第三個聚光鏡是弱透鏡（習(xí)慣上稱其為物鏡），具有較長的焦距，它的功能是在樣品室和透鏡之間留有盡可能大的空間，以便裝入各種信號探測器。在該透鏡下方放置樣品可避免磁場對二次電子軌跡的干擾。11ppt課件電磁透鏡作用：是把電子槍的束斑逐漸縮小，從原來直徑約為50μ掃描線圈作用：提供入射電子束在樣品表面上以及陰極射線管內(nèi)電子束在熒光屏上的同步掃描信號。改變?nèi)肷潆娮邮跇悠繁砻鎾呙枵穹?，以獲得所需放大倍率的掃描像。SEM的放大倍數(shù)是由調(diào)節(jié)掃描線圈的電流來改變的，電流小，電子束偏轉(zhuǎn)小，在樣品上移動的距離小，放大倍數(shù)大。12ppt課件掃描線圈作用：提供入射電子束在樣品表面上以及陰極射線管內(nèi)電子樣品室樣品臺。容納大的樣品（?100mm），能進(jìn)行三維空間的移動，還能傾斜（0?90°）和轉(zhuǎn)動（360°），精度高，振動小。各種信號檢測器。信號的收集效率和相應(yīng)檢測器的安放位置有很大關(guān)系。多種附件。例如放熱、冷卻、拉伸，可進(jìn)行動態(tài)觀察。圖4SEM樣品室13ppt課件樣品室樣品臺。容納大的樣品（?100mm），能進(jìn)行三維空間的信號收集和顯示系統(tǒng)信號收集：二次電子和背散射電子收集器、吸收電子顯示器、X射線檢測器（波譜儀和能譜儀）。顯示系統(tǒng)：顯示屏有兩個，一個用于觀察，一個用于記錄照相。陰極射線管CRT掃描一幀圖像可以有0.2s、0.5s等掃描速度，10cm×10cm的屏幕，一般有500條線，用于人眼觀察；照相的800?1000條線。觀察時為便于調(diào)焦，采用快的掃描速度；拍照時為得到高分辨率，采用慢的掃描掃描速度（50?100s）。14ppt課件信號收集和顯示系統(tǒng)信號收集：二次電子和背散射電子收集器、吸收圖5各種檢測器的示意圖圖6信號處理的流程示意圖15ppt課件圖5各種檢測器的示意圖圖6信號處理的流程示意圖15ppt真空系統(tǒng)和電源系統(tǒng)真空系統(tǒng)：包括機(jī)械泵和擴(kuò)散泵。作用：為保證電子光學(xué)系統(tǒng)正常工作，提供高的真空度，防止樣品污染，保持燈絲壽命，防止極間放電。電源系統(tǒng)：包括啟動的各種電源（高壓、透鏡系統(tǒng)、掃描電圈），檢測?放大系統(tǒng)電源，光電倍增管電源，真空系統(tǒng)和成像系統(tǒng)電源燈。還有穩(wěn)壓、穩(wěn)流及相應(yīng)的安全保護(hù)電路。16ppt課件真空系統(tǒng)和電源系統(tǒng)真空系統(tǒng)：包括機(jī)械泵和擴(kuò)散泵。16ppt課SEM的主要性能參數(shù)分辨率放大倍數(shù)景深17ppt課件SEM的主要性能參數(shù)分辨率17ppt課件分辨率對微區(qū)成分分析而言，分辨率是指能分析的最小區(qū)域；對成像而言，它是指能分辨兩點(diǎn)間的最小距離。SEM的分辨率主要受三方面的影響：1.入射電子束束斑直徑；2.入射電子束在樣品中的擴(kuò)展作用；3.成像方式及所用的調(diào)制信號。二次電子像的分辨率約為5-10nm，背反射電子像的分辨率約為50-200nm。一般來說SEM的分辨率，都指的是二次電子的分辨率。18ppt課件分辨率對微區(qū)成分分析而言，分辨率是指能分析的最小區(qū)域；對成像二次電子成像及背散射電子成像原理二次電子成像：由電子槍發(fā)射的能量為5—35KeV的電子，以其交叉斑為電子源，經(jīng)聚焦縮小后形成具有一定能量、強(qiáng)度和直徑的微細(xì)電子束，在掃描線圈驅(qū)動下在試樣表面做柵網(wǎng)式掃描。電子束與試樣作用產(chǎn)生的二次電子的量隨試樣表面形貌而變，二次電子信號被探測器收集轉(zhuǎn)換成電訊號，經(jīng)處理后得到反應(yīng)試樣表面形貌的二次電子像。背散射電子成像：入射電子與樣品接觸時，其中一部分幾乎不損失能量地在樣品表面被彈性散射回來，這部分電子被稱為背散射電子。背散射電子的產(chǎn)額隨樣品的原子序數(shù)的增大而增加，因此成像可以反映樣品的元素分布，及不同相成分區(qū)域的輪廓。19ppt課件二次電子成像及背散射電子成像原理二次電子成像：由電子槍發(fā)射的二次電子像的信號是二次電子，用于表面形貌分析；背散射電子像的信號是背散射電子，用于成分分析。因此二次電子像對形貌敏感，背散射電子像對成分敏感。圖7錫鉛鍍層的表面圖像（a）二次電子圖像（b）背散射電子圖像圖7(a)(b)就是人工處理得出的例子，(a)圖只能得到形貌像，而(b)圖就是單純的成分像。20ppt課件二次電子像的信號是二次電子，用于表面形貌分析；背散射電子像的放大倍數(shù)掃描電鏡的放大倍數(shù)可以從十倍到幾十萬倍連續(xù)可調(diào)。放大倍數(shù)：定義為M=L/l，其中L是顯像管的尺寸，l是光柵掃描時相鄰兩點(diǎn)的間距。M通過調(diào)節(jié)掃描線圈的電流進(jìn)行的，電流小則電子束偏轉(zhuǎn)角度小，放大倍數(shù)增大。放大倍率不是越大越好，要根據(jù)有效放大倍率和分析樣品的需要進(jìn)行選擇，與分辨率保持一定關(guān)系。21ppt課件放大倍數(shù)掃描電鏡的放大倍數(shù)可以從十倍到幾十萬倍連續(xù)可調(diào)。21景深景深是指一個透鏡對高低不平的試樣各部位能同時聚焦成像的一個能力范圍。掃描電鏡的物鏡采用小孔視角、長焦距，可以獲得很大的景深。掃描電鏡的景深為比一般光學(xué)顯微鏡景深大100-500倍，比透射電鏡的景深大10倍。由于景深大，掃描電鏡圖像的立體感強(qiáng)，形態(tài)逼真。對于表面粗糙的端口試樣來講，光學(xué)顯微鏡因景深小無能為力，透射電鏡對樣品要求苛刻，即使用復(fù)型樣品也難免出現(xiàn)假像，且景深也較掃描電鏡為小，因此用掃描電鏡觀察分析斷口試樣具有其它分析儀器無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。22ppt課件景深景深是指一個透鏡對高低不平的試樣各部位能同時聚焦成像的一SEM的優(yōu)點(diǎn)高分辨率，由于超高真空技術(shù)的發(fā)展，場發(fā)射電子槍的應(yīng)用得到普及，現(xiàn)代先進(jìn)的掃描電鏡的分辨率已經(jīng)達(dá)到1納米左右。有較高的放大倍數(shù)，十倍到幾十萬倍之間連續(xù)可調(diào)。有很大的景深，視野大，成像富有立體感，可直接觀察各種試樣凹凸不平表面的細(xì)微結(jié)構(gòu)。試樣制備簡單，可以直接觀察大塊樣品。配有X射線能譜儀裝置，這樣可以同時進(jìn)行顯微組織形貌的觀察和微區(qū)成分分析。23ppt課件SEM的優(yōu)點(diǎn)高分辨率，由于超高真空技術(shù)的發(fā)展，場發(fā)射電子槍的應(yīng)用舉例掃描電鏡在礦物、巖石學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用掃描電鏡技術(shù)在木材工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用24ppt課件應(yīng)用舉例掃描電鏡在礦物、巖石學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用24ppt課件掃描電鏡在礦物、巖石學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用礦物物相研究LeBel對秘魯?shù)腟antarosa斑巖銅礦中的石英包裹體進(jìn)行研究,在其中發(fā)現(xiàn)了氯化鈉、氯化鉀、鐵綠泥石等子礦物。Clochiatti對紅海Zabargad寶石礦床中的橄欖石包裹體進(jìn)行掃描電鏡研究,鑒定出了氯化鈉、石膏、滑石等子礦物。Hallbouer等對南非Witwaterarand金礦中的石英進(jìn)行掃描電鏡研究,查明了其中有鉀長石、白云母、綠泥石等子礦物。Behr等用掃描電鏡研究了納米比亞銅礦中的鈉長石，在鈉長石中鑒定出了氯化鈉、石膏等子礦物。

25ppt課件掃描電鏡在礦物、巖石學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用礦物物相研究LeBe掃描電鏡技術(shù)在木材工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用木質(zhì)人造板研究北京林業(yè)大學(xué)母軍等人進(jìn)行了廢棄人造板炭化產(chǎn)物分析的研究，通過微觀掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，炭化產(chǎn)物的微觀表面平滑，紋孔開放，沉積物減少。26ppt課件掃描電鏡技術(shù)在木材工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用木質(zhì)人造板研究北京林業(yè)大謝謝!敬請批評指正！27ppt課件謝謝!27ppt課件掃描電鏡SEM簡介28ppt課件掃描電鏡SEM簡介1ppt課件掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡，簡稱為掃描電鏡，英文縮寫為SEM（ScanningElectronMicroscope）。它是用細(xì)聚焦的電子束轟擊樣品表面，通過電子與樣品相互作用產(chǎn)生的二次電子、背散射電子等對樣品表面或斷口形貌進(jìn)行觀察和分析。SEM已廣泛應(yīng)用于材料、冶金、礦物、生物學(xué)等領(lǐng)域。29ppt課件掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡，簡稱為掃描電鏡，英文縮寫為SE主要內(nèi)容SEM的工作原理SEM的主要結(jié)構(gòu)SEM的組成部分SEM的主要性能參數(shù)SEM的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用舉例30ppt課件主要內(nèi)容SEM的工作原理3ppt課件SEM的工作原理電子槍發(fā)射電子束（直徑50μm）。電壓加速、磁透鏡系統(tǒng)匯聚，形成直徑約5nm的電子束。電子束在偏轉(zhuǎn)線圈的作用下，在樣品表面作光柵狀掃描，激發(fā)多種電子信號。探測器收集信號電子，經(jīng)過放大、轉(zhuǎn)換，在顯示系統(tǒng)上成像（掃描電子像）。二次電子的圖像信號動態(tài)地形成三維圖像。簡單概括起來就是“光柵掃描，逐點(diǎn)成像”。31ppt課件SEM的工作原理電子槍發(fā)射電子束（直徑50μm）。電壓加速、SEM的主要結(jié)構(gòu)圖1SEM的結(jié)構(gòu)示意圖32ppt課件SEM的主要結(jié)構(gòu)圖1SEM的結(jié)構(gòu)示意圖5ppt課件SEM的組成部分電子光學(xué)系統(tǒng)信號收集處理系統(tǒng)圖像顯示和記錄系統(tǒng)真空系統(tǒng)電源及控制系統(tǒng)33ppt課件SEM的組成部分電子光學(xué)系統(tǒng)6ppt課件圖2JSM-6301F場發(fā)射掃描電鏡的結(jié)構(gòu)34ppt課件圖2JSM-6301F場發(fā)射掃描電鏡的結(jié)構(gòu)7ppt課件電子光學(xué)系統(tǒng)組成：電子槍、電磁透鏡、掃描線圈和樣品室等部件。作用：獲得掃描電子束、作為產(chǎn)生物理信號的激發(fā)源。為了獲得較高的信號強(qiáng)度和圖像分辨率，掃描電子束應(yīng)具有較高的亮度和盡可能小的束斑直徑。35ppt課件電子光學(xué)系統(tǒng)組成：電子槍、電磁透鏡、掃描線圈和樣品室等部件。電子槍利用陰極與陽極燈絲間的高壓產(chǎn)生高能量的電子束。目前大多數(shù)掃描電鏡采用熱陰極電子槍。優(yōu)點(diǎn)：燈絲價格便宜，真空要求不高；缺點(diǎn)：發(fā)射效率低，發(fā)射源直徑大，分辨率低?，F(xiàn)在，高等級掃描電鏡采用六硼化鑭（LaB6）或場發(fā)射電子槍，二次電子像的分辨率可達(dá)到2nm。掃描電鏡的分辨率與電子在試樣上的最小掃描范圍有關(guān)。通常電壓為1?30kV。36ppt課件電子槍利用陰極與陽極燈絲間的高壓產(chǎn)生高能量的電子束。目前大多圖3三種不同類型的電子槍材質(zhì)37ppt課件圖3三種不同類型的電子槍材質(zhì)10ppt課件電磁透鏡作用：是把電子槍的束斑逐漸縮小，從原來直徑約為50μm的束斑縮小成一個只有幾nm的細(xì)小束斑。工作原理：一般有三個聚光鏡，前兩個透鏡是強(qiáng)透鏡，用來縮小電子束光斑尺寸。第三個聚光鏡是弱透鏡（習(xí)慣上稱其為物鏡），具有較長的焦距，它的功能是在樣品室和透鏡之間留有盡可能大的空間，以便裝入各種信號探測器。在該透鏡下方放置樣品可避免磁場對二次電子軌跡的干擾。38ppt課件電磁透鏡作用：是把電子槍的束斑逐漸縮小，從原來直徑約為50μ掃描線圈作用：提供入射電子束在樣品表面上以及陰極射線管內(nèi)電子束在熒光屏上的同步掃描信號。改變?nèi)肷潆娮邮跇悠繁砻鎾呙枵穹?，以獲得所需放大倍率的掃描像。SEM的放大倍數(shù)是由調(diào)節(jié)掃描線圈的電流來改變的，電流小，電子束偏轉(zhuǎn)小，在樣品上移動的距離小，放大倍數(shù)大。39ppt課件掃描線圈作用：提供入射電子束在樣品表面上以及陰極射線管內(nèi)電子樣品室樣品臺。容納大的樣品（?100mm），能進(jìn)行三維空間的移動，還能傾斜（0?90°）和轉(zhuǎn)動（360°），精度高，振動小。各種信號檢測器。信號的收集效率和相應(yīng)檢測器的安放位置有很大關(guān)系。多種附件。例如放熱、冷卻、拉伸，可進(jìn)行動態(tài)觀察。圖4SEM樣品室40ppt課件樣品室樣品臺。容納大的樣品（?100mm），能進(jìn)行三維空間的信號收集和顯示系統(tǒng)信號收集：二次電子和背散射電子收集器、吸收電子顯示器、X射線檢測器（波譜儀和能譜儀）。顯示系統(tǒng)：顯示屏有兩個，一個用于觀察，一個用于記錄照相。陰極射線管CRT掃描一幀圖像可以有0.2s、0.5s等掃描速度，10cm×10cm的屏幕，一般有500條線，用于人眼觀察；照相的800?1000條線。觀察時為便于調(diào)焦，采用快的掃描速度；拍照時為得到高分辨率，采用慢的掃描掃描速度（50?100s）。41ppt課件信號收集和顯示系統(tǒng)信號收集：二次電子和背散射電子收集器、吸收圖5各種檢測器的示意圖圖6信號處理的流程示意圖42ppt課件圖5各種檢測器的示意圖圖6信號處理的流程示意圖15ppt真空系統(tǒng)和電源系統(tǒng)真空系統(tǒng)：包括機(jī)械泵和擴(kuò)散泵。作用：為保證電子光學(xué)系統(tǒng)正常工作，提供高的真空度，防止樣品污染，保持燈絲壽命，防止極間放電。電源系統(tǒng)：包括啟動的各種電源（高壓、透鏡系統(tǒng)、掃描電圈），檢測?放大系統(tǒng)電源，光電倍增管電源，真空系統(tǒng)和成像系統(tǒng)電源燈。還有穩(wěn)壓、穩(wěn)流及相應(yīng)的安全保護(hù)電路。43ppt課件真空系統(tǒng)和電源系統(tǒng)真空系統(tǒng)：包括機(jī)械泵和擴(kuò)散泵。16ppt課SEM的主要性能參數(shù)分辨率放大倍數(shù)景深44ppt課件SEM的主要性能參數(shù)分辨率17ppt課件分辨率對微區(qū)成分分析而言，分辨率是指能分析的最小區(qū)域；對成像而言，它是指能分辨兩點(diǎn)間的最小距離。SEM的分辨率主要受三方面的影響：1.入射電子束束斑直徑；2.入射電子束在樣品中的擴(kuò)展作用；3.成像方式及所用的調(diào)制信號。二次電子像的分辨率約為5-10nm，背反射電子像的分辨率約為50-200nm。一般來說SEM的分辨率，都指的是二次電子的分辨率。45ppt課件分辨率對微區(qū)成分分析而言，分辨率是指能分析的最小區(qū)域；對成像二次電子成像及背散射電子成像原理二次電子成像：由電子槍發(fā)射的能量為5—35KeV的電子，以其交叉斑為電子源，經(jīng)聚焦縮小后形成具有一定能量、強(qiáng)度和直徑的微細(xì)電子束，在掃描線圈驅(qū)動下在試樣表面做柵網(wǎng)式掃描。電子束與試樣作用產(chǎn)生的二次電子的量隨試樣表面形貌而變，二次電子信號被探測器收集轉(zhuǎn)換成電訊號，經(jīng)處理后得到反應(yīng)試樣表面形貌的二次電子像。背散射電子成像：入射電子與樣品接觸時，其中一部分幾乎不損失能量地在樣品表面被彈性散射回來，這部分電子被稱為背散射電子。背散射電子的產(chǎn)額隨樣品的原子序數(shù)的增大而增加，因此成像可以反映樣品的元素分布，及不同相成分區(qū)域的輪廓。46ppt課件二次電子成像及背散射電子成像原理二次電子成像：由電子槍發(fā)射的二次電子像的信號是二次電子，用于表面形貌分析；背散射電子像的信號是背散射電子，用于成分分析。因此二次電子像對形貌敏感，背散射電子像對成分敏感。圖7錫鉛鍍層的表面圖像（a）二次電子圖像（b）背散射電子圖像圖7(a)(b)就是人工處理得出的例子，(a)圖只能得到形貌像，而(b)圖就是單純的成分像。47ppt課件二次電子像的信號是二次電子，用于表面形貌分析；背散射電子像的放大倍數(shù)掃描電鏡的放大倍數(shù)可以從十倍到幾十萬倍連續(xù)可調(diào)。放大倍數(shù)：定義為M=L/l，其中L是顯像管的尺寸，l是光柵掃描時相鄰兩點(diǎn)的間距。M通過調(diào)節(jié)掃描線圈的電流進(jìn)行的，電流小則電子束偏轉(zhuǎn)角度小，放大倍數(shù)增大。放大倍率不是越大越好，要根據(jù)有效放大倍率和分析樣品的需要進(jìn)行選擇，與分辨率保持一定關(guān)系。48ppt課件放大倍數(shù)掃描電鏡的放大倍數(shù)可以從十倍到幾十萬倍連續(xù)可調(diào)。21景深景深是指一個透鏡對高低不平的試樣各部位能同時聚焦成像的一個能力范圍。掃描電鏡的物鏡采用小孔視角、長焦距，可以獲得很大的景深。掃描電鏡的景深為比一般光學(xué)顯微鏡景深大100-500倍，比透射電鏡的景深大10倍。由于景深大，掃描電鏡圖像的立體感強(qiáng)，形態(tài)逼真。對于表面粗糙的端口試樣來講，光學(xué)顯微鏡因景深小無能為力，透射電鏡對樣品要求苛刻，即使用復(fù)型樣品也難免出現(xiàn)假像，且景深也較掃描電鏡