主题：【资料】SEM原理初步

扫描电子显微镜广泛地被用来观察各种固态物质的表面超微结构形态及组成。扫描电镜的基本结构主要由电子光学、真空和图像信号处理显示系统三大部分组成[8]。其结构简图如图所示。
[8]马金鑫，朱国凯 《扫描电子显微镜入门》 科学出版社，1985，p49


电子显微镜的照明源是电子束，能连续喷射出电子束的器件叫做电子枪。通常它是一种热钨丝发射的三极式结构，由阴极、栅极、阳极组成。钨丝通电发热，温度升高，当钨丝达白热化，电子的动能增加到大于逸出功时，电子就被发射出来。使电子束偏转扫描的部件是电子束的偏转机构，其结构是两组小的电磁线圈。线圈通以锯齿波电流，随着电流的直线增长，线圈内的磁场强度也跟着增大，使电子束也作直线偏移增大，实现行扫描〔水平)和帧(垂直)扫描。
由通电线圈产生的磁场，在极靶孔处高度集中，电子束会聚成直径更细、密度更高的束流，使电子枪交叉斑点中所含的能量以最小的损失递送到样品。轰击到样品的初级电子束密度高，能量大，样品受到轰击后，在样品的50-500Å深度内被激发出大量的二次电子(SE).
扫描电镜最基本的成像信号是二次电子像，它主要反映样品外表立体形貌。扫描样品的表面总是高低起伏、凹凸不一的，因此，扫描电子束在样品上轰击时，其角度和方向不同，激发出的二次电子数量也不同，而且这些二次电子向空间散射的角度和方向也不同，因此，二次电子的数量是样品表面特征和入射角的函数，二次电子的出射方向又与样品表面特征有关。
二次电子探测器装在样品侧面，向各个方向散射的二次电子被正电压拉向检测器方向，并被加速。在样品高处激发出来的二次电子可毫无阻挡地被吸引过去，在样品低处激发出来的电子则要受到高于它的样品的阻挡，只有未被挡住的那些二次电子被吸引过去，因此样品高处信号强、图像亮，低处的图像暗。
二次电子穿过探头，轰击在荧光粉上，使荧光粉发光，该微弱的荧光再经过导光管传递到光电倍增管，转换成一定强度的电信号输出。电信号再通过视放器件进行放大送到显示器显示及记录。一般扫描电镜上均有两只显像管，一只供观察用，另一只专供照像用。