上海交通大学：《材料组织结构表征》课程教学资源（课件讲义）扫描电镜

扫描电镜 1.扫描电镜的发展历史 2.扫描电镜的结构和工作原理 3.影响扫描电镜成像的关键因素 4.扫描电镜观察常见的问题 5.扫描电镜附件介绍：FIB/EDS/EBSD

1. 扫描电镜的发展历史 2. 扫描电镜的结构和工作原理 3. 影响扫描电镜成像的关键因素 4. 扫描电镜观察常见的问题 5. 扫描电镜附件介绍：FIB/EDS/EBSD 主要内容 扫描电镜

电子显微镜 1932年，德国工程师Max Knoll和Ernst Ruska制造出了 世界上第一台透射电子 显微镜(TEM)。 Max Knoll(1897-1969) Ernst Ruska(1906-1988) 电子显微镜的分辨率可以达到纳米级，可以用来观察很多在可见光 下看不见的物体，例如病毒

电子显微镜 Max Knoll(1897-1969) Ernst Ruska(1906-1988) 电子显微镜的分辨率可以达到纳米级，可以用来观察很多在可见光 下看不见的物体，例如病毒。 1932年，德国工程师Max Knoll 和Ernst Ruska制造出了 世界上第一 台 透 射 电 子 显 微 镜(TEM)。 扫描电镜的发展背景

。。“ Max Knoll(1897-1969): 1942年，剑桥大学的马伦成功地 1935年提出扫描电镜的设 制造世界第一台扫描电镜。 计思想和工作原理

Max Knoll (1897-1969) ： 1935年提出扫描电镜的设 计思想和工作原理。 1942年，剑桥大学的马伦成功地 制造世界第一台扫描电镜。 扫描电镜的发展背景

What is SEM? A type of electron microscope that produces images of a sample by scanning it with a focused electron beam. The electrons interact with atoms in the sample,producing various signals that can be detected and that contain information about the samples surface topography and composition. It is the most widely used type of electron microscope. 4

What is SEM? • A type of electron microscope that produces images of a sample by scanning it with a focused electron beam. • The electrons interact with atoms in the sample, producing various signals that can be detected and that contain information about the sample’s surface topography and composition. • It is the most widely used type of electron microscope. 4

SEM的特点 ◆成像立体感强 ◆放大倍数连续调节，范围大， ◆分辨率高： ◆样品制备简单，可观察大块样品 ◆对样品的辐射损伤轻、污染小 ◆景深大； ◆可以对固体样品表面和界面进行分析； ◆适合于观察比较粗糙的表面、材料断口和显微组织三维形态： ◆可进行多种功能分析 ◆可使用加热、冷却和拉伸等样品台进行动态实验观察

◆ 成像立体感强  放大倍数连续调节，范围大;  分辨率高；  样品制备简单，可观察大块样品  对样品的辐射损伤轻、污染小  景深大； ◆ 可以对固体样品表面和界面进行分析； ◆ 适合于观察比较粗糙的表面、材料断口和显微组织三维形态； ◆可进行多种功能分析 可使用加热、冷却和拉伸等样品台进行动态实验观察 SEM的特点 扫描电镜的发展背景

光学显微镜和电子显微镜的区别 究雪 电子源 玻璃凸透镜 聚光镜 样品 样品 (00 偏向线圈 物镜 ☒物镜 扫描 二次电子探头 样品 投影凸透镜 投影镜 70 CRT 像 像 像 光学显微镜 透射电镜 扫描电镜

光学显微镜和电子显微镜的区别 扫描电镜的发展背景

TEM(thin specimen) SEM (usual specimen) ---------Electron gun ---------Electron gun ◆-====”-First aperture ---"First condenser lens --Condenser lens 4-------Second aperture 4-----Second condenser lens ◆===st aperture CRT Specimen ..-.Third aperture ---Objective lens ---Scanning coil Second aperture Intermediate lens ----Final condenser lens -Final aperture ---Projection lens Shower of electrons Signal for electronic 。------Final aperture Specimen image formation on CRT Electron collector ....-Final image TRANSMISSION SCANNING ELECTRON MICROSCOPE ELECTRON MICROSCOPE Figure 4.13:Ray diagram of a transmission electron microscope and a scanning electron microscope 7

7 TEM (thin specimen) SEM (usual specimen)

TEM SEM 心 Tabletop SEM → 8

8

SEM covers a wide range of mag. Mag-500X 100μm ET■5.00kW Signal A=SE2 M的=5.00KX 日HT■6.00kV Signal A-SE2 WD=6mm Photo No648 WD=6 mm Photo No.650 EHT 5.00 KV Signal A=InLens Mag -100.00 KX Phato No.■643 gT■5.00kW Signal A=SE2 WD 6mm =20.00KX WD=6mm Photo No.639 9

SEM covers a wide range of mag. 9

光学显微镜和电子显微镜的区别 特征 种类 光学显微镜 透射电镜 扫描电镜 加速电压 40~300V 0.330kV 薏 光源 光 电子 电子 观察 大气中 真空中 真空中 Lens 玻璃 纯铁 纯铁 分辨率 5~0.1μm 0.2~0.1nm 40.4nm 器 浅(2~3μm) 深(500μm) 深(0.1~1m) X-Ray分析 不可 可能 可能 指 色彩 有 无 无 倍率 ~×1k ~×1500k ~×2000k 荟 观察视野 大 小 大 样品制作 容易 复杂 容易 样品大小 大 小 大 导电处理 不需要 不需要 需要（不需要） 观察像 透过像、表面像 透过像 表面像

光学显微镜和电子显微镜的区别 不 扫描电镜的发展背景