第5章扫描电子显微镜 扫描电子显微镜是一种工作原理完全不同 于透射电子显微镜的一种电子光学仪器，它具 有较高的分辨率和大的景深，主要用于观察厚 的金相样品形貌和凹凸不平表面的断口样品： 通过配置各种附件可以进行成分和结构的分析。 扫描电子显微镜广泛地应用于治金、矿物、半 导体材料，生物医学、物理、化学等各个领域
第5章 扫描电子显微镜 扫描电子显微镜是一种工作原理完全不同 于透射电子显微镜的一种电子光学仪器，它具 有较高的分辨率和大的景深，主要用于观察厚 的金相样品形貌和凹凸不平表面的断口样品； 通过配置各种附件可以进行成分和结构的分析。 扫描电子显微镜广泛地应用于冶金、矿物、半 导体材料，生物医学、物理、化学等各个领域
5.1SEM的工作原理和构造 5.1.1工作原理 电子枪灯丝和高压电源 ☒ 电子枪 ☒ 聚光镜 电源 扫描发生器 第一聚光镜 放大控制 扫描放大器 电子收集器 第二聚光镜 光电倍增管 上偏转线图 规频放大 下偏转线图 第三聚光镜 (物镜) 接真空系统 电子束 观察 样品 阴极射线管 样品室 照相
5.1 SEM的工作原理和构造 5.1.1 工作原理
5.1.1工作原理 从电子枪阴极发射出的电子受1至50kV高压加速，经过 三个磁透镜的三级缩小，形成束斑直径约5~10m的细电 子束聚焦在样品表面。在第二聚光镜和第三聚光镜（又称 物镜)之间有一组扫描线图，使电子束在样品表面扫描， 产生各种物理信号；这些信号被相应的检测器检测，经视 频放大器进一步放大后调制阴极射线管的亮度，由于阴极 射线管偏转线圈和镜筒中扫描线圈的扫描电流是严格同步 的，因此样品表面任意点发射的信号与阴极射线管的荧光 屏上相应亮点的亮度是一一对应的。也就是说，电子打到 试样上的一点时，在阴极射线管的荧光屏上就出现一个对 应亮点。我们观察样品上的一定范围的区域，扫描电子显 微镜像电视一样采用逐点扫描法将图像显示出来
5.1.1 工作原理 从电子枪阴极发射出的电子受1至50kV高压加速，经过 三个磁透镜的三级缩小，形成束斑直径约5～10nm的细电 子束聚焦在样品表面。在第二聚光镜和第三聚光镜（又称 物镜）之间有一组扫描线图，使电子束在样品表面扫描, 产生各种物理信号；这些信号被相应的检测器检测，经视 频放大器进一步放大后调制阴极射线管的亮度，由于阴极 射线管偏转线圈和镜筒中扫描线圈的扫描电流是严格同步 的，因此样品表面任意点发射的信号与阴极射线管的荧光 屏上相应亮点的亮度是一一对应的。也就是说，电子打到 试样上的一点时，在阴极射线管的荧光屏上就出现一个对 应亮点。我们观察样品上的一定范围的区域，扫描电子显 微镜像电视一样采用逐点扫描法将图像显示出来
5.1.1工作原理 SEM倍率改变的方法： 由于阴极射线管的荧光屏宽度尺寸(Ac)是固定值，一 般100mm,如果调节扫描线圈电流，从而改变入射电子 在样品上扫描范围As(也称为扫描振幅)，则可获得不 同的放大倍率： M=A/A、=常数/A (5-1) 当扫描范围减小，则倍率提高，反之则降低
5.1.1 工作原理 SEM倍率改变的方法： 由于阴极射线管的荧光屏宽度尺寸（Ac）是固定值，一 般100mm，如果调节扫描线圈电流，从而改变入射电子 在样品上扫描范围As（也称为扫描振幅），则可获得不 同的放大倍率： M Ac As As / 常数/ （5-1） 当扫描范围减小，则倍率提高，反之则降低
5.1.1工作原理 SEM的景深： 扫描电子显微镜有一个显著特点就是景深（场深） 很大。这是由于扫描电子束发散度很小所致，从 图5-2可看出： tanβ (5-2) 式中do是扫描像分辨率；F是景深。景深F是指 在保持像清晰度，即不降低分辨率的前提下，样 品在物平面上下沿光轴可移动的最大距离
5.1.1 工作原理 SEM的景深： 扫描电子显微镜有一个显著特点就是景深（场深） 很大。这是由于扫描电子束发散度β很小所致，从 图5-2可看出： （5-2） 式中d0是扫描像分辨率；Fƒ是景深。景深Fƒ是指 在保持像清晰度，即不降低分辨率的前提下，样 品在物平面上下沿光轴可移动的最大距离。 tanβ β o f d d F