掃描電鏡簡介

電(dian)子(zi)源(yuan)發(fa)射(she)的(de)電(dian)子(zi)束(shu)經(jing)過(guo)電(dian)磁(ci)透(tou)鏡(jing)的(de)電(dian)子(zi)光(guang)學(xue)通(tong)路(lu)聚(ju)焦(jiao)，電(dian)子(zi)源(yuan)的(de)直(zhi)徑(jing)被(bei)縮(suo)小(xiao)到(dao)納(na)米(mi)尺(chi)度(du)的(de)電(dian)子(zi)束(shu)斑(ban)，與(yu)顯(xian)示(shi)器(qi)掃(sao)描(miao)同(tong)步(bu)的(de)電(dian)子(zi)光(guang)學(xue)鏡(jing)筒(tong)中(zhong)的(de)掃(sao)描(miao)線(xian)圈(quan)控(kong)製(zhi)電(dian)子(zi)束(shu)，在(zai)樣(yang)品(pin)表(biao)麵(mian)一(yi)定(ding)微(wei)小(xiao)區(qu)域(yu)內(nei)，逐(zhu)點(dian)逐(zhu)行(xing)掃(sao)描(miao)。電(dian)子(zi)束(shu)與(yu)樣(yang)品(pin)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)
，從(cong)樣(yang)品(pin)中(zhong)發(fa)射(she)的(de)具(ju)有(you)成(cheng)像(xiang)反(fan)差(cha)的(de)信(xin)號(hao)
，由(you)一(yi)個(ge)適(shi)當(dang)的(de)圖(tu)像(xiang)探(tan)測(ce)器(qi)逐(zhu)點(dian)收(shou)集(ji)，並(bing)將(jiang)信(xin)號(hao)經(jing)過(guo)前(qian)置(zhi)放(fang)大(da)器(qi)和(he)視(shi)頻(pin)放(fang)大(da)器(qi),用(yong)調(tiao)製(zhi)解(jie)調(tiao)電(dian)路(lu)調(tiao)製(zhi)顯(xian)示(shi)器(qi)上(shang)相(xiang)對(dui)應(ying)顯(xian)示(shi)像(xiang)素(su)的(de)亮(liang)度(du)
，形(xing)成(cheng)我(wo)們(men)人(ren)類(lei)觀(guan)察(cha)習(xi)慣(guan)的(de)，反(fan)映(ying)樣(yang)品(pin)二(er)維(wei)形(xing)貌(mao)的(de)圖(tu)像(xiang)或(huo)者(zhe)其(qi)他(ta)可(ke)以(yi)理(li)解(jie)的(de)反(fan)差(cha)機(ji)製(zhi)圖(tu)像(xiang)。由(you)於(yu)圖(tu)像(xiang)顯(xian)示(shi)器(qi)的(de)像(xiang)素(su)尺(chi)寸(cun)遠(yuan)遠(yuan)大(da)於(yu)電(dian)子(zi)束(shu)斑(ban)尺(chi)寸(cun)
，（0.1mm/1nm=100,000倍）而(er)且(qie)顯(xian)示(shi)器(qi)的(de)像(xiang)素(su)尺(chi)寸(cun)小(xiao)於(yu)等(deng)於(yu)人(ren)類(lei)肉(rou)眼(yan)通(tong)常(chang)的(de)分(fen)辨(bian)率(lv)，這(zhe)樣(yang)顯(xian)示(shi)器(qi)上(shang)的(de)圖(tu)像(xiang)相(xiang)當(dang)於(yu)把(ba)樣(yang)品(pin)上(shang)相(xiang)應(ying)的(de)微(wei)小(xiao)區(qu)域(yu)進(jin)行(xing)了(le)放(fang)大(da)。通(tong)過(guo)調(tiao)節(jie)掃(sao)描(miao)線(xian)圈(quan)偏(pian)轉(zhuan)磁(ci)場(chang)
，可(ke)以(yi)控(kong)製(zhi)電(dian)子(zi)束(shu)在(zai)樣(yang)品(pin)表(biao)麵(mian)掃(sao)描(miao)區(qu)域(yu)的(de)大(da)小(xiao)
，理(li)論(lun)上(shang)掃(sao)描(miao)區(qu)域(yu)可(ke)以(yi)無(wu)限(xian)小(xiao)
，但(dan)可(ke)以(yi)顯(xian)示(shi)的(de)圖(tu)像(xiang)有(you)效(xiao)放(fang)大(da)倍(bei)數(shu)的(de)限(xian)度(du)是(shi)掃(sao)描(miao)電(dian)鏡(jing)分(fen)辨(bian)率(lv)的(de)限(xian)度(du)。
模擬圖像掃描係統：樣品上每個像素模擬信號直接調製陰極射線管對應顯示像素的亮度，由於生成一幅高質量圖像一般需要數秒或者數十秒/zhen

，suoyimonidianjingshiyongmanyuhuixianxiangguanzhongduanxianshiyifuhuotuxiang，weilebianyuzaixianxiangguanshangguanchatuxiang，xuyaoanshi，caozuozhekeanzhaoyidingguichengtiaozhengyiqicanshu，rutuxiangjujiao，yidongyangpintaisousuoganxingququyu，tiaojiefangdabeishu，liangduduibidu
，xiaoxiangsandengcongerhuodezuijiadetuxiangzhiliang。monituxiangshuchucaiyonggaofenbianzhaoxiangguan

，yongdanfanxiangjizhijiezhudianjiluzaijiaopianshang，ranhouchongxixiangpian。zi1985年以來，模擬圖像電鏡已經被數字電鏡取代。
數字圖像掃描係統：yangpinshangmeigexiangsufachudechengxiangxinhao，beituxiangtanceqitanceqihou，jingguoqianzhifangdaqi，heshipinfangdaqifangda
，zhijiejinxingxinhaoshuzihua，ranhoucunchuzaituxiangcaijikadezhencunqi
，xingchengshuzituxiangshuju，tuxiangshujukebeidianjingcaozuoruanjianduqu，caozuozhezaituxingjiaohujiemian（GUI)上對圖像進行調整控製
，並把調整好的數字圖像存儲在計算機中硬盤中。
模擬控製是控製信號不經過計算機軟件,直接由操作台按鍵旋鈕等對執行機構進行控製,屬於人工手動控製,控製精度由操作者觀察儀表盤的變化決定.例如高壓電源,掃描線圈,探測器電源,電子槍控製


，磁透鏡控製,樣品台的運動控製等等。
數字控製是所有控製指令輸入到交互控製軟件,然後由計算機對執行機構發出精確的數字指令.絕jue大da部bu掃sao描miao電dian鏡jing參can數shu可ke實shi現xian了le軟ruan件jian自zi動dong調tiao整zheng，如ru自zi動dong聚ju焦jiao

，亮liang度du對dui比bi度du，自zi動dong消xiao象xiang散san，自zi動dong電dian子zi槍qiang發fa射she飽bao和he，自zi動dong電dian子zi槍qiang對dui中zhong，自zi動dong物wu鏡jing光guang闌lan合he軸zhou等deng。如ru果guo掃sao描miao電dian鏡jing所suo檢jian測ce的de是shi同tong一yi類lei形xing狀zhuang和he材cai質zhi的de樣yang品pin，那na麼me程cheng序xu自zi動dong控kong製zhi可ke以yi實shi現xian不bu需xu要yao操cao作zuo人ren員yuan的de任ren何he幹gan預yu，從cong而er獲huo得de最zui佳jia圖tu像xiang質zhi量liang，這zhe在zai半ban導dao體ti芯xin片pian製zhi造zao流liu水shui線xian早zao已yi普pu遍bian使shi用yong。由you於yu實shi驗yan室shi掃sao描miao電dian鏡jing所suo麵mian臨lin的de樣yang品pin形xing狀zhuang材cai質zhi種zhong類lei較jiao多duo，從cong成cheng像xiang機ji理li上shang差cha別bie很hen大da，程cheng序xu控kong製zhi往wang往wang不bu盡jin如ru人ren意yi，獲huo得de好hao的de圖tu像xiang質zhi量liang

，往wang往wang需xu要yao操cao作zuo者zhe對dui電dian鏡jing參can數shu進jin行xing調tiao整zheng幹gan預yu
，調tiao整zheng後hou的de電dian鏡jing工gong作zuo參can數shu，可ke以yi保bao存cun成cheng可ke執zhi行xing控kong製zhi文wen件jian
，隨sui時shi供gong今jin後hou分fen析xi同tong一yi類lei型xing樣yang品pin時shi調tiao用yong。

 suizhedianzijishuhejisuanjijishudefazhan，bujinshixianleshuzihuatuxiang
，erqiedianjingsuoyoudegongnengdouyijingshixianleshuzihuakongzhi。xiandaisaomiaodianjingdianqikongzhixitonggaodujichenghua
， 掃描電鏡結構越來越緊湊，自動化功能越來越高，極大改善了人機操作環境。      

掃描電子顯微鏡用途簡述

最基本的功能是對各種固體樣品表麵進行高分辨形貌觀察。大景深圖像是掃描電鏡觀察的特色，例如：生sheng物wu學xue，植zhi物wu學xue
，地di質zhi學xue
，冶ye金jin學xue等deng等deng。觀guan察cha可ke以yi是shi一yi個ge樣yang品pin的de表biao麵mian，也ye可ke以yi是shi一yi個ge切qie開kai的de麵mian
，或huo是shi一yi個ge斷duan麵mian。冶ye金jin學xue家jia已yi興xing奮fen地di直zhi接jie看kan到dao原yuan始shi的de或huo磨mo損sun的de表biao麵mian。可ke以yi很hen方fang便bian地di研yan究jiu氧yang化hua物wu表biao麵mian，晶jing體ti的de生sheng長chang或huo腐fu蝕shi的de缺que陷xian。它ta一yi方fang麵mian可ke更geng直zhi接jie地di檢jian查zha紙zhi，紡fang織zhi品pin

，自zi然ran的de或huo製zhi備bei過guo的de木mu頭tou的de細xi微wei結jie構gou，生sheng物wu學xue家jia可ke用yong它ta研yan究jiu小xiao的de易yi碎sui樣yang品pin的de結jie構gou。例li如ru：花粉顆粒，矽藻和昆蟲。另一方麵
，它可以拍出與樣品表麵相應的立體感強的照片。

 在zai掃sao描miao電dian鏡jing應ying用yong中zhong，很hen多duo集ji中zhong在zai半ban導dao體ti器qi件jian和he集ji成cheng電dian路lu方fang麵mian，它ta可ke以yi很hen詳xiang細xi地di檢jian查zha器qi件jian工gong作zuo時shi局ju部bu表biao麵mian電dian壓ya變bian化hua的de實shi際ji情qing況kuang，這zhe是shi因yin為wei這zhe種zhong變bian化hua會hui帶dai來lai象xiang的de反fan差cha的de變bian化hua。焊han接jie開kai裂lie和he腐fu蝕shi表biao麵mian的de細xi節jie或huo相xiang互hu關guan係xi可ke以yi很hen容rong易yi地di觀guan察cha到dao。利li用yong束shu感gan生sheng電dian流liu，可ke以yi觀guan測ce半ban導dao體tiP—N結內部缺陷。

電子束與樣品作用區內，還發射與樣品物質其他性質有關信號。例如：與樣品化學成分分布相關的，背散射電子，特征X射線
，俄歇電子
，陰極熒光，樣品吸收電流等；與樣品晶體結構相關的，背散射電子衍射現象的探測；與半導體材料電學性能相關的
，二次電子信號、電子束感生電流信號
；zaiguanchaboyangpinshichanshengdetoushedianzixinhaodeng。muqianfenbieyoushangpinhuadetanceqihezhuangzhikeanzhuangzaisaomiaodianjingyangpinfenxishi，yongyutancehedingxingdingliangfenxiyangpinwuzhidexiangguanxinxi。
掃sao描miao電dian子zi顯xian微wei鏡jing對dui於yu固gu體ti材cai料liao的de研yan究jiu應ying用yong非fei常chang廣guang泛fan，沒mei有you任ren何he一yi種zhong儀yi器qi能neng夠gou和he其qi相xiang提ti並bing論lun。對dui於yu固gu體ti材cai料liao的de全quan麵mian特te征zheng的de描miao述shu，掃sao描miao電dian子zi顯xian微wei鏡jing是shi至zhi關guan重zhong要yao的de。
 
具體功能用途歸納如下：

1、掃描電鏡追求固體物質高分辨的形貌，形態圖像（二次電子探測器SEI)-形貌分析(表麵幾何形態
，形狀
，尺寸）

2、顯示化學成分的空間變化
，基於化學成分的相鑒定---化學成分像分布

，微區化學成分分析

1)  用x射線能譜儀或波譜（EDS or WDS）采集特征x射線信號
，生成與樣品形貌相對應的，元素麵分布圖或者進行定點化學成分定性定量分析，相鑒定。
2）利用背散射電子BSE）基於平均原子序數(一般和相對密度相關）反差，生成化學成分相的分布圖像
；
3）利用陰極熒光
，基於某些痕量元素（如過渡金屬元素，稀土元素等）受電子束激發的光強反差，生成的痕量元素分布圖像。
4）利用樣品電流，基於平均原子序數反差，生成的化學成分相的分布圖像

，該圖像與背散射電子圖像亮暗相反。
5）利用俄歇電子
，對樣品物質表麵1nm表層進行化學元素分布的定性定理分析，

3、在半導體器件（IC)研究中的特殊應用：
1）利用電子束感生電流EBIC進行成像，可以用來進行集成電路中pn結的定位和損傷研究
2）利用樣品電流成像，結果可顯示電路中金屬層的開
、短路
，因此電阻襯度像經常用來檢查金屬布線層
、多晶連線層、金屬到矽的測試圖形和薄膜電阻的導電形式。
3）利(li)用(yong)二(er)次(ci)電(dian)子(zi)電(dian)位(wei)反(fan)差(cha)像(xiang)
，反(fan)映(ying)了(le)樣(yang)品(pin)表(biao)麵(mian)的(de)電(dian)位(wei)

，從(cong)它(ta)上(shang)麵(mian)可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)樣(yang)品(pin)表(biao)麵(mian)各(ge)處(chu)電(dian)位(wei)的(de)高(gao)低(di)及(ji)分(fen)布(bu)情(qing)況(kuang)，特(te)別(bie)是(shi)對(dui)於(yu)器(qi)件(jian)的(de)隱(yin)開(kai)路(lu)或(huo)隱(yin)短(duan)路(lu)部(bu)位(wei)的(de)確(que)定(ding)尤(you)為(wei)方(fang)便(bian)。

4、利用背散射電子衍射信號對樣品物質進行晶體結構（原子在晶體中的排列方式），晶體取向分布分析，基於晶體結構的相鑒定。

以上是掃描電子顯微鏡的主要功能。同時掃描電子顯微鏡還可以作為顯微操作平台


，可接配納米機械手、微機械探針、接配離子槍等裝置
，進行離子切割加工，納米操作
，微區尺度物理化學性質測量；為適應材料的動態觀察和材料所處環境，可配置特殊樣品台
，如機械拉伸台、高溫樣品台、低溫樣品台
，樣品分析室充入可與樣品發生物理化學反應的特殊氣體。