五.掃描式電子顯微鏡的構造-照明系统
电子枪、聚光镜 为成像系统提供一个亮度高、尺寸小的照明光点
電子槍的種類: (1)FEG(field Emission Gun单晶鎢) (2)Lab6(六硼化鑭) (3)W filament(鎢陰極)
五.掃描式電子顯微鏡的構造-電子槍
W filament
LaB6
•像差影像比較圖
五.掃描式電子顯微鏡的構造-遮蔽孔鏡

遮蔽孔徑 (Condenser Aperture) : -主要是選擇電子束的尺寸(Beam Size)
五.掃描式電子顯微鏡的構造-掃描線圈
•掃描線圈與倍率的關係
Mag =1
Target
Mag=2
Mag=4
Fixing point (EDS)
五.掃描式電子顯微鏡的構造-接物透鏡
•EDS Detector 收集訊號的角度與距離
八.EDS分析方式
•点spot分析
八.EDS分析方式
•线分析
八.EDS分析方式
•面分析 Element Mapping
九.EDS功能介紹
•INCA Overview
九.EDS功能介紹
•Smart Spectrum Acquisition
九.EDS功能介紹
SEM/EDS構造與原理探討

掃描式電子顯微鏡的構造與原理 能量散射光譜儀的構造與原理
介紹大綱
一.前言 二.電子顯微鏡的發展 三.電子顯微鏡的種類 四.掃描式電子顯微鏡的原理 五.掃描式電子顯微鏡的構造 六.電子顯微鏡對試片的作用 七.電子顯微鏡的應用範圍 八.EDS硬體架構與處理方式介紹 九.EDS功能介紹

五.掃描式電子顯微鏡的構造-電磁透鏡
因電磁透鏡缺陷產生的像差的種類:
球面像差 Cs Spherical aberration 通過透鏡中心或邊緣差異 色散像差 Cc Chromatic aberration 通過透鏡電子能量差異 散光像差 Astigmatism 通過透鏡至同直徑不同 平面差異
五.掃描式電子顯微鏡的構造-電磁透鏡
FEG
五.掃描式電子顯微鏡的構造-電子槍
五.掃描式電子顯微鏡的構造-電子槍
Field emission 電子槍的動作原理
Flash circuit Extracting voltage circuit
－ +
Emitter
Extracting electrode Electron source: 5nm
EB
BSE Xray SE
八.EDS硬體架構與處理方式介紹
EDS
detector crystal的動作原理
八.EDS硬體架構與處理方式介紹
•EDS 訊號處理方式
八.EDS硬體架構與處理方式介紹
•EDS 訊號轉換顯示方式
八.EDS硬體架構與處理方式介紹
•EDS 解析度的判定(FWHM)
八.EDS硬體架構與處理方式介紹
•Easy Element ID
九.EDS功能介紹
•Quant Presentation
九.EDS功能介紹
•Data Comparison
九.EDS功能介紹
•Smart MAP
九.EDS功能介紹
•Element Linescan
九.EDS功能介紹
•Automatic Data Collection
七.電子顯微鏡的應用範圍
(1)生物觀察:甘藍菜的花粉顆粒
七.電子顯微鏡的應用範圍
(2)醫學觀察:紅血球外觀
七.電子顯微鏡的應用範圍
(3)動物觀察:青黴菌外觀
七.電子顯微鏡的應用範圍
(4)材料觀察:奈米碳管
七.電子顯微鏡的應用範圍
(5)半導體觀em)介紹
九.EDS功能介紹
•Element Maps
九.EDS功能介紹
•Cameo+
十.SEM视频
SEM视频from NNIN
十.About NNIN
美国国家自然科学基金支持的纳米材料的研究机构
The
Cornell Nanoscale Facility at Cornell University The Stanford Nanofabrication Facility at Stanford University The Solid State Electronics Laboratory at the University of Michigan The Microelectronics Research Center at the Georgia Institute of Technology The Center for Nanotechnology at the University of Washington The Penn State Nanofabrication Facility at the Pennsylvania State University Nanotech at the University of California at Santa Barbara The Minnesota Nanotechnology Cluster (MINTEC) at the University of Minnesota The Nanoscience at the University of New Mexico The Microelectronics Research Center at University of Texas at Austin The Center for Imaging and Mesoscale Structures at Harvard University The Howard Nanoscale Science and Engineering Facility at Howard University The Triangle National Lithography Center at NCSU ( DUV lithography only ) (Affiliate)
三.電子顯微鏡的種類
(1)掃描式電子顯微鏡(SEM)


有很大的景深，對粗糙的表 面，例如凹凸不平的金屬斷 面顯示得很清楚，而立體感 很強。所以，掃描電鏡是研 究固體試片表面形貌的有力 工具 掃描式電子顯微鏡將欲觀察 的試片放在底部，電子束與 試片作用產生二次電子的激 發，在經收集放大，所以加 速電壓與解析度沒有穿透式 來的高，但試片更換與製作 比較方便.
1940-41 RCA 公 司 推 出 美 國 第 一 部 穿 透 式 電 子 顯 微 鏡(解像力50 nm) 。
1941-63 解 像 力 提 昇 至 2~3 Å （ 穿 透 式 ） 及 100Å （掃描式） 1960 Everhart and Thornley 發明二次電子偵測器。 1965 第一部商用SEM出現(Cambridge)
三.電子顯微鏡的種類
•SEM/TEM/OM的構造比較表
三.電子顯微鏡的種類
•SEM/TEM/OM的影像比較
樣品:鼠腎球體
四.掃描式電子顯微鏡的原理

由電子源發射出電子後， 在真空電子槍內下，經 由掃瞄線圈，使電子束 於試片室內對試片表面 作掃瞄，掃瞄之區域愈 大則顯示於螢幕上之倍 率愈小，反之則愈大. 當電子束作用於試片表 面時會激發出電子訊號， 由試片室內之偵測器， 偵測其訊號後經數位放 大後在螢幕上顯像.
10 pA 1000pA
六.電子顯微鏡對試片的作用
•工作距離(WD),物鏡孔片(OL Aperture)與景深三者關係
六.電子顯微鏡對試片的作用
•WD,OL Aperture與景深比較
六.電子顯微鏡對試片的作用
背向電子偵測器
電子撞擊產生電子電洞,加Bias得電流 訊號強度與電子能量大致成線性增加
接物透鏡(Objective Lens)
-主要是功能是改變電子束對試片之間的距離. -在影像上是對聚焦(focus)的改變
Yoke
Pole piece Coil Specimen
Working distance (WD)
六.電子顯微鏡對試片的作用

電子束對試片所產生的能量
六.電子顯微鏡對試片的作用
ACCV=5 kV
ACCV=25 kV
六.電子顯微鏡對試片的作用

電子束電流對試片之影響
六.電子顯微鏡對試片的作用

电流强度的影响
高電子束電流---->由於電子束密度高,所產生二次電子數目較多,影像品質較細緻
低電子束電流---->由於電子束密度低,所產生二次電子數目較少,影像品質較粗糙.
ACCV=10kV
六.電子顯微鏡對試片的作用
背向電子產生原子序對比影像(BEI)
Sn
Pb
六.電子顯微鏡對試片的作用
二次電子與背相電子影像比較
SEI vs BEI
JDC
七.電子顯微鏡的應用範圍
掃描式電子顯微鏡應用範圍非常之廣泛,主要目的為將微小 物體放大至能觀察之範圍,所觀察之種類包含以下幾種: 生物：種子、花粉、細菌…… 醫學 ：血球、病毒…… 動物 ：大腸、絨毛、細胞、纖維…… 材料 ：陶磁、高分子、粉末、環氧樹脂…… 化學、物理、地質、冶金、礦物、污泥 (桿菌) 、機械、 電機及導電性樣品如半導體 (IC、線寬量測、斷面、結構 觀察……)電子材料等

一.前言
什麼是顯微鏡: - 顯微鏡是一種用來將微小 物體放大以便利觀察的器 具。

二.電子顯微鏡發展
1873 Abbe 和 Helmholfz 分 別 提 出 解 像 力 與 照 射 光 的波長成反比。奠定了顯微鏡的理論基礎。


1897 J.J. Thmson 發現電子