電子顯微鏡(3)第四章電子顯微鏡的主要圖象電子顯微分析1二次電子產額及二次電子像2背散射電子像3吸收電子像4X射線成分像5俄歇電子像6透射電子像2武漢理工大學資環學院管俊芳1二次電子產額及二次電子像(1)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象3武漢理工大學資環學院管俊芳1二次電子產額及二次電子像(2)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象A.二次電子產額（δ

）

二次電子信號主要來自樣品表層5-10nm深度范圍，因為只有在這個深度范圍，由于入射電子激發而產生的二次電子，才具有足夠的能量，克服材料表面的勢壘，使二次電子從樣品中發射出來。4武漢理工大學資環學院管俊芳1二次電子產額及二次電子像(3)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象

入射電子能量E較低時，隨束能增加二次電子產額δ增加，而在高束能區，δ隨E增加而逐漸降低。原因是進入試樣的深度…5武漢理工大學資環學院管俊芳1二次電子產額及二次電子像(4)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象對于金屬材料： Emax=100-800eV,δmax=0.35-1.6,非金屬材料： Emax=300-2000eV,δmax=1-10。因此，如果儀器以檢測二次電子為主要目的時，加速電壓不宜過高（一般10－20KV）。

6武漢理工大學資環學院管俊芳1二次電子產額及二次電子像(5)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象除了與入射能量有關外，δ還與二次電子束與試樣表面法線之間的夾角有關，二者之間滿足以下關系：

δ＝k/cosθδ：二次電子產額θ：電子束與試驗表面法線之間的夾角k：比例常數

可見，入射電子束與試樣夾角越大，二次電子產額也越大。7武漢理工大學資環學院管俊芳1二次電子產額及二次電子像(6)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象產生上述規律的原因：隨θ角的增加,入射電子束在樣品表層范圍內運動的總軌跡增長，引起價電子電離的機會增多，產生二次電子數量就增加；其次，是隨著θ角增大，入射電子束作用體積更靠近表面層，作用體積內產生的大量自由電子離開表層的機會增多，從而二次電子的產額增大。8武漢理工大學資環學院管俊芳1二次電子產額及二次電子像(7)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象9武漢理工大學資環學院管俊芳1二次電子產額及二次電子像(8)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象10武漢理工大學資環學院管俊芳1二次電子產額及二次電子像(9)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象B二次電子圖象11武漢理工大學資環學院管俊芳1二次電子產額及二次電子像(10)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象

通過一定的方式控制電子束，在樣品表面的一個微小區域，逐點轟擊樣品，二次電子接收器（探測器）也相應地逐點收集。把以上收集到的信號轉化成圖像的方式，即得到二次電子像－－形貌像。收集到信號多時，形貌像上表現為亮度大，否則為陰影。12武漢理工大學資環學院管俊芳1二次電子產額及二次電子像(11)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象Animageofthebrokensurfaceofapieceofmetal,formedusingsecondaryelectronimaging.13武漢理工大學資環學院管俊芳1二次電子產額及二次電子像(12)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象Animageofthemesh,formedusingsecondaryelectronimaging.Magnification:310,00014武漢理工大學資環學院管俊芳(a)Scanningelectronmicroscopeimageno.1:kaolinitestackswithbrokenedges.(b)Scanningelectronmicroscopeimageno.2:rolledkaolinitelayersandpseudohexagonalplatelets.(c)Scanningelectronmicroscopeimageno.3:brokenedgesofthekaoliniteplateletsanddisorderingofthekaoliniteparticlesize.15武漢理工大學資環學院管俊芳16武漢理工大學資環學院管俊芳HS1-4蠕蟲狀高嶺石的（局部放大）17武漢理工大學資環學院管俊芳HS1-6蠕蟲狀高嶺石的（局部放大）18武漢理工大學資環學院管俊芳19武漢理工大學資環學院管俊芳20武漢理工大學資環學院管俊芳A累托石形貌(×5000倍)B鋯基柱撐累托石形貌(×5000倍)21武漢理工大學資環學院管俊芳A掃描電鏡下蒙脫石形貌（×6000倍）B掃描電鏡下鋯基柱撐蒙脫石形貌（×6000倍）22武漢理工大學資環學院管俊芳Fig.2.SEMmicrographsoftheCMtalcshowingpuckeringofextremelythin,possibly1–2unitcellthickness,flexiblesheets.Alargeamountofvoidinterlamellarspaceimpliesveryhigheffectiveporosity.23武漢理工大學資環學院管俊芳Fig.3.SEMmicrographsofungroundCMtalc(a)andCMgroundtalc(b)samples.24武漢理工大學資環學院管俊芳1二次電子產額及二次電子像(13)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象SEMimageofan'uglybug'(alouseflyofanalpinebird,thewallglider)formedbythesecondaryelectronsemittedfromthespecimen'ssurface.

25武漢理工大學資環學院管俊芳1二次電子產額及二次電子像(14)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象SEMimageofthediamond,

26武漢理工大學資環學院管俊芳1二次電子產額及二次電子像(15)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象AnSEMviewofsaltcrystals(NaCl)

27武漢理工大學資環學院管俊芳1二次電子產額及二次電子像(16)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象斷面的疲勞筋，放大倍數5000。二次電子圖像28武漢理工大學資環學院管俊芳1二次電子產額及二次電子像(17)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象氮化鈦晶體，放大倍數5000，二次電子像29武漢理工大學資環學院管俊芳1二次電子產額及二次電子像(18)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象不良的IC零部件，放大倍數×750二次電子圖像30武漢理工大學資環學院管俊芳31武漢理工大學資環學院管俊芳32武漢理工大學資環學院管俊芳33武漢理工大學資環學院管俊芳34武漢理工大學資環學院管俊芳1二次電子產額及二次電子像(19)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象二次電子像的優點：（1）分辨率高,最高可達60A；（2）放大倍數靈活，幾十到10萬可調（3）景深大，是光學顯微鏡的幾百倍，所以 立體感強（4）反差對比度好，圖象細節清楚（5）可以與成分分布狀態結合觀察（后述）35武漢理工大學資環學院管俊芳2背散射電子像(1)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象背散射電子信號隨原子序數Z的增大而明顯地增多，因此其圖像可以反映物質的成分信息。用專門的背散射信號探測裝置（可檢測的電子能量較高），可以探測背散射電子信息。形成圖象的過程與二次電子相似。36武漢理工大學資環學院管俊芳2背散射電子像(2)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象樣品中原子序數較高的區域，由于可收集到的電子數量較多，故顯示熒光屏上的圖像較亮。因此，利用原子序數造成的襯度變化可以對樣品中的元素進行定性分析。樣品中重元素區域在圖像上是亮區，而輕元素在圖像上是暗區。此處的定性分析無法定出元素的種類，只能知道元素的相對原子序數大小。37武漢理工大學資環學院管俊芳2背散射電子像(3)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象背散射信號也可以反映一些形貌信息，但其分辨率遠比二次電子低。因為背反射電子時來自一個較大的作用體積。此外，背反射電子能量較高，它們以直線軌跡逸出樣品表面，對于背向檢測器的樣品表面，因檢測器無法收集到背反射電子而變成一片陰影，因此其圖像上很多的形貌信息無法反映出來。38武漢理工大學資環學院管俊芳2背散射電子像(4)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象由于背散射電子離開樣品表面后沿著直線運動，檢測到的背反射電子信號遠比二次電子信號弱，所以粗糙表面的原子序數襯度往往會被形貌襯度所掩蓋。為了避免形貌襯度對原子襯度的干擾，被分析的樣品必須進行拋光處理。39武漢理工大學資環學院管俊芳2背散射電子像(5)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象(左)二次電子像(右)背散射電子像

40武漢理工大學資環學院管俊芳2背散射電子像(6)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象(左)二次電子像(右)背散射電子像

41武漢理工大學資環學院管俊芳3吸收電子像(1)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象

吸收電子也是對樣品中原子序數敏感的一種物理信號。由入射電子束于樣品的相互作用可知：iI=iB+iA+iT+iS當樣品厚度足夠大時，透射電子電流為零，這時iI=iB+iA+iS。由于二次電子信號與原子序數基本無關，則吸收電子電流為：iA=(iI-C)–iB，因此可以認為：吸收電流與背散射電流存在互補關系。42武漢理工大學資環學院管俊芳3吸收電子像(2)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象(左)背散射電子像(右)吸收電子像

43武漢理工大學資環學院管俊芳4X射線成分像(1)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象利用測定X射線的專門裝置（波譜儀或者能譜儀），只收集在電子束的照射下，某一種或者幾種元素產生的特征X射線，亦可以得到某一種或幾種元素在平面上的分布情況。成像原理與前述的二次電子、背散射電子等相似。44武漢理工大學資環學院管俊芳5俄歇電子像

(1)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象亦可探測俄歇電子信號（根據其特征的能量），獲得俄歇電子圖像。利用俄歇圖像和電子顯微圖像相比較，亦可得到元素分布與表面形貌的相關性。

45武漢理工大學資環學院管俊芳5俄歇電子像

(2)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象如圖為某半導體元件的俄歇電子圖（左為氧、右為金）。46武漢理工大學資環學院管俊芳6透射電子像(1)電子顯微分析第四章電子顯微鏡的主要圖象透射過樣品的電子亦可以成像，但成像的機理很復雜。由于電子的波動性，使得穿過樣品的電子波亦會由于晶體中的原子排列規律，而干涉得到晶格條紋像（反映物質的總體原子排列規律），或者更進一步地，會產生電子衍射，得到衍射花紋。電子的衍射