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SEM和TEM的区别

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-12-13 0:02:05 * 浏览: 19
首先,扫描电子显微镜的分析扫描电子显微镜是基于电子与物质之间的相互作用。当高能入射电子束轰击物质表面时,受激区域将产生二次电子,俄歇电子,特征X射线和连续光谱X射线,反向散射电子,透射电子以及可见光,紫外线和红外光。电磁辐射面积。同时,它还可以产生电子-空穴对,晶格振动(声子)和电子振荡(等离子体)。原则上,通过利用电子和物质的相互作用,可以获得有关样品本身的各种物理和化学性质的信息,例如形态,组成,晶体结构,电子结构以及内部电场或磁场。扫描电子显微镜基于上述不同信息生成的机制,并且使用不同的信息检测器来进行选择性检测。例如,二次电子和反向散射电子的收集可以获得有关物质的微观形态的信息,而X射线的收集可以获得有关物质的化学组成的信息。透射电子显微镜是基于20世纪法国科学家DeBroglie提出的运动微粒具有波粒二象性的思想。电子束电流也易变,并且电子波的波长比可见光短得多(例如,在200 kV的加速电压下,电子波的波长为0,00251纳米)。显然,如果以电子束为光源的显微镜比光学显微镜具有更高的分辨率。更重要的是,由于电子在电场中被电场力移动,而运动的电子在磁场中被洛伦兹力偏转,因此可以使用科学方法聚焦和成像电子束。 2.结构扫描电子显微镜1.镜筒镜筒包括电子枪,聚光镜,物镜和扫描系统。它的作用是产生非常细的电子束(直径约几纳米),并使电子束扫描样品表面,同时激发各种信号。 2.电子信号收集和处理系统在样品室中,扫描电子束与样品相互作用以生成各种信号,包括二次电子,反向散射电子,X射线,吸收电子和俄歇电子。等待。在上述信号中,最重要的是二次电子,二次电子是被入射电子激发的样品原子中的外电子,在样品表面以下几纳米到几十纳米的区域内产生。产生速率主要取决于样品的形态和组成。所谓的SEM是指二次电子图像,它是研究样品表面形态最有用的电子信号。检测二次电子的检测器的探针是闪烁体。当电子撞击闪烁器时,闪烁器中会产生光。该光通过光管传输到光电倍增管,并且光信号被转换为电流信号。经过预放大和视频放大后,电流信号被转换成电压信号,最后被发送到显像管的栅极。 3.电子信号显示和记录系统扫描电子显微镜的图像显示在阴极射线管(显像管)上,并由摄像机记录。有两个显像管。一种是用于观察的余辉长的管,分辨率低,而用于高分辨率的余辉短的管用于照相记录。 4.供电系统用扫描电子显微镜的真空系统和真空系统由机械泵和油扩散泵组成,其作用是使镜筒内的真空度达到10。电源系统提供每个组件所需的特定电源。透射电子显微镜1.电子光学部件整个电子光学部件完全放在镜筒中。电子枪,冷凝器,样品室,对象五个镜头,中间镜,投影镜,观察室,荧光屏,照相机机构和其他设备按从上到下的顺序排列。 。根据这些设备的功能,电光部分可分为照明系统,样品室,成像系统和图像观察与记录系统。 (1)照明系统照明系统由电子枪,聚光镜和相应的平移对中和倾斜调节装置组成。它的作用是为成像系统提供高亮度且相干的照明源。为了满足暗场成像的需要,可以将照明电子束倾斜2-3度。 ①电子枪由阴极,栅极和阳极组成。在真空中加热后,从阴极发射的电子可以获得较高的动能,并形成高速电子流。 ②聚光镜聚光镜的作用是对电子枪发射的电子束进行聚光,并控制照明孔径角,电流密度和光斑大小。 (2)样品室样品室中有一个样品杆,一个样品杯和一个样品台。 (3)成像系统成像系统一般由物镜,中间透镜和投影透镜组成。物镜的分辨能力决定了电子显微镜的分辨能力。中间透镜和投影透镜的功能是进一步放大来自物镜的图像。 (4)图像观察和记录系统该系统由荧光屏,摄像机和数据显示器组成。 2.真空系统真空系统由机械泵,油扩散泵,换向阀,真空测量仪和真空管道组成。其作用是消除镜筒中的气体,以使镜筒的真空度必须至少在支架上方。如果真空度低,则电子与气体分子之间的碰撞将引起散射并影响对比度。这还将导致电子栅极与阳极之间的高压电离,从而导致电极间放电。残留的气体也会腐蚀灯丝并污染样品。 3.电源控制系统的不稳定的加速电压和透镜磁电流会导致严重的色差,并降低电子显微镜的分辨率,因此,加速电压和透镜电流的稳定性是衡量其性能的重要标准。电子显微镜。透射电子显微镜电路主要由高压直流电源,透镜激励电源,偏转线圈电源,电子枪灯丝加热电源,真空系统控制电路,真空泵电源,相机驱动装置和自动曝光电路组成。 。此外,许多高性能电子显微镜还配备了扫描附件,能谱,电子能量损失谱等仪器。 3.功能扫描电子显微镜1.扫描电子显微镜追求固体的高分辨率形态,形态图像(二次电子检测器SEI)-形态分析(表面几何形状,形状,尺寸)2.显示化学成分的空间变化,基于相识别化学成分分析---化学成分图像分布,微区化学成分分析1)用X射线光谱仪或EDSorWDS收集特征X射线信号,生成与样品形态图相对应的元素表面分布或进行定性和定量分析在该点的化学组成和相识别。 2)基于平均原子序数(通常与相对密度相关)的对比度,使用背散射电子(BSE)生成化学成分相的分布图; 3)基于某些痕量元素(如过渡金属元素)的阴极荧光,稀土元素)等。电子束激发的光强度的对比生成痕量元素分布图像。 4)使用样品电流,基于平均原子序数对比度,生成化学成分相分布的图像。该图像与背向散射电子图像相反。 5)利用俄歇电子对化学成分进行定性定理分析nt分布在样品材料表面的1 nm表面层上。 3.在半导体器件(IC)研究中的特殊应用:1)使用电子束感应电流EBIC进行成像,可用于研究集成电路中pn结的位置和损坏2)使用采样电流成像,结果可以由于显示了电路中金属层的开路和短路,因此电阻对比图像通常用于检查金属布线层,多晶布线层,金属硅测试图案以及薄膜电阻器的导电形式。 3)二次电子电势对比图像用于反射样品表面的电势。从中可以看到样品表面的电势水平和分布,特别是在确定设备的隐藏开路或隐藏短路时。 4.使用背向散射电子衍射信号执行晶体结构(晶体中原子的排列),分析晶体取向分布并基于晶体结构进行相识别。 TEM的早期透射电子显微镜功能主要是观察样品的形貌,后来发展为通过电子衍射原位分析样品的晶体结构。其他结构分析仪器(例如光学显微镜和X射线衍射仪)没有两个可以现场观察形态和晶体结构的功能。通过增加用于透射电子显微镜的附件,其功能可以从最初的内部组织形态学观察(TEM)和原位电子衍射分析(Diff)到原位成分分析(光谱EDS)得以发展。损失光谱(EELS),表面形貌观察(二次电子图像SED,背向散射电子图像BED)和透射扫描图像(STEM)。透射电子显微镜结合设计成高温阶段,低温阶段和拉伸阶段的样品台,还可以观察样品在加热状态,低温冷却状态和拉伸状态下的动态结构和组成变化,使得透射电子显微镜的功能进一步拓宽。透射电子显微镜功能的扩展意味着一台仪器可以执行多种分析而无需更改样品,尤其是对同一微区位置的形态,晶体结构,组成(价态)进行综合分析。四,扫描电子显微镜的对比原理