扫描电子显微镜(SEM)
扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)于1965年左右发明,其利用二次电子、背散射电子及特征X射线等信号来观察、分析样品表面的形态、特征,是介于透射电镜和光学显微镜之间的一种微观形貌观察方法。
扫描电镜可配备X射线能谱仪(EDS)、X射线波谱仪(WDS)和电子背散射衍射(EBSD)等附件,使分析显微组织、织构、取向差和微区成分同时进行。还可在样品室内配备加热、拉伸测试等装置,从而对样品进行原位、动态分析。
SEM如今在材料学、物理学、化学、生物学、考古学、地矿学以及微电子工业等领域有广泛的应用。
扫描电镜(SEM)基本原理
扫描电镜是利用电子枪发射电子束,高能入射电子轰击样品表面时,被激发的区域将产生二次电子、背散射电子、吸收电子、 俄歇电子、阴极荧光和特征 X射线等信号,通过对这些信号的接受、放大和显示成像,可观察到样品表面的特征,从而分析样品表面的形貌、结构、成分等。扫描电镜主要利用二次电子、背散射电子和特征X射线等信号对样品表面的特征进行分析。
二次电子(SE)
二次电子指被入射电子激发出来的试样原子中的外层电子。二次电子能量很低,只有靠近试样表面几纳米深度内的电子才能逸出表面。因此,它对试样表面的状态非常敏感,主要用于扫描电镜中试样表面形貌的观察。
背散射电子(BSE)
背散射电子是入射电子在试样中经散射(弹性和非弹性散射)后,再次逸出样品表面的高能电子,其能量接近于入射电子能量。背散射电子的产额随着试样原子序数的增大而增加,所以背散射电子信号的强度与样品的化学组成有关,能显示原子序数衬度,可用于对试样成分作定性的分析。
二次电子像和背散射电子像的区别
二次电子成像是用被入射电子轰击出的样品外层电子成像,能量低,只能表征样品表面,分辨率较高。
背散射电子是入射电子被样品散射然后成像,能量很高,接近入射电子。可以反应样品内部比较深的信息,分辨率相对较低。
特征X射线(EDS)
入射电子将试样原子内层电子激发后,外层电子向内层电子跃迁时产生的具有特殊能量的电磁辐射。特征X射线的能量为原子两壳层的能量差,而元素原子的各个电子能级能量为确定值,因此特征X射线可用于分析试样的组成成分。