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扫描电子显微镜分类:了解裂尖应变场原位实验研究

时间:2023-11-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:场发射扫描电子显微镜和常规扫描电子显微镜之间的最大差异是电子枪和真空系统。现代的场发射扫描电子显微镜性能稳定、寿命延长,是进入纳米尺度研究的首选仪器,已经大量应用于半导体、计算机、材料等领域。目前,场发射扫描电子显微镜已占各电子显微镜厂家相当大的销售份额。S-3400N型常规扫描电子显微镜的二次电子分辨率可达3.0nm,背散射电子分辨率达4.0nm。

扫描电子显微镜分类:了解裂尖应变场原位实验研究

目前,市场上提供的商业扫描电子显微镜分为两类:场发射扫描电子显微镜(Field Emission Gun Scanning Electron Microscope,FEGSEM)和常规扫描电子显微镜(Conventinnal Scanning Electron Microscope,CSEM)。两类扫描电子显微镜的主要性能指标对照见表3-1。

3-1 场发射扫描电子显微镜与常规扫描电子显微镜主要性能指标对照

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(1)场发射扫描电子显微镜 场发射扫描电子显微镜属于高分辨型扫描电子显微镜,使用场发射电子枪,如同一个2000W的特种光源,亮度高,可以照亮样品各个部位的细节。电子束斑直径小于1nm,能够对样品1nm尺度的细节进行成像,可以真正实现在低加速电压下工作。其提供的高分辨率图像可以与同样放大倍数的透射电子显微镜图像进行对比。现代的场发射扫描电子显微镜克服了早期电子源不稳定和使用麻烦的缺点,场发射电子枪参数一经设定后,全部由计算机控制,使用时只需选定加速电压就可以操作,即使拍摄放大倍数为10万倍的图像,也是轻而易举的事。为此,电子显微镜厂家在电子枪选用、透镜像差校正、信号探测和高真空系统等方面进行了精心设计和制造,追求分辨率的提高。由此可见,分辨率是反映电子显微镜综合性能的唯一指标。场发射扫描电子显微镜和常规扫描电子显微镜之间的最大差异是电子枪和真空系统。前者提供亮度高、束斑小的电子源,适合高放大倍数和高分辨率成像。现代的场发射扫描电子显微镜性能稳定、寿命延长,是进入纳米尺度研究的首选仪器,已经大量应用于半导体、计算机、材料等领域。目前,场发射扫描电子显微镜已占各电子显微镜厂家相当大的销售份额。

(2)常规扫描电子显微镜 常规扫描电子显微镜使用热发射电子枪。与场发射电子枪相比,热发射电子枪相当于10W的白炽灯,亮度有限,束斑直径较大。由表3-1可见,两种扫描电子显微镜分辨率相差不大,要想获得一张3nm分辨率的图像,不是任何人都可以实现的,这已是目前的极限值。至于其放大倍数可到300000倍,则没有实际意义,因为束斑直径明显大于该放大倍数下的像元值,分辨率受到束斑直径的限制。但是,对于大量的常规检测,这种电子显微镜因价格便宜、适用性强、维护费用低而不可缺少。(www.xing528.com)

图3-3所示为日本日立公司生产的S-3400N型常规扫描电子显微镜的外形,它配备有日本HORIBA公司生产的EMAX 7021-H型能谱仪。S-3400N型常规扫描电子显微镜的二次电子分辨率可达3.0nm,背散射电子分辨率达4.0nm。由于其真空系统采用涡轮分子泵排气系统,因此S-3400N型常规扫描电子显微镜具有换样快、体积小、耗电少、不需要冷却循环水系统等优点。

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图3-3 日立公司S-3400N型常规扫描电子显微镜

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