扫描电镜的结构

扫描电镜由电子光学系统，信号收集及显 示系统（图2所示）， 真空系统（图3所示） 及电源系统组成。
扫描电镜光学系统及成像示意图
电子枪
显示器
聚光镜 扫描 放大器 扫描线圈 物镜 试样 二次电子 探测器 信号 放大器
图2
离子泵 镜筒 离子泵手动阀
图 3 真 空 系 统 抽气管
机械泵 储气瓶 放气阀V6 旁路阀V3 TC3 TC1 扩散泵前级阀V2 TC2

图6-a为断口形貌中的沿晶断裂 图6-b为断口形貌中的解理断裂 图6-c为断口形貌中的韧窝断裂 图6-d为断口形貌中的疲劳断裂
a
b
图7 样品组织的扫描图像
图a为带有滑移线的奥氏体组织 图b为贝氏体组织
五 实验报告要求
明确本次实验目的； 简单画出扫描电镜的成像原理图； 简述所观察样品的二次电子像形貌特征。


5~50nm
1nm
入 射 电 子 束
500~5000nm
100~1000nm
俄歇电子 二次电子 背散射电子 特征X射线
连续X射线
背散射电子空间分辨率 X射线的分辨率
图4
三 扫描电镜样品的制备



ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.要求干净，干燥的块状或粉末样品，尺 寸不大于φ20×10mm。 2.金属断口样品：要求是干净、新鲜的表 面；如果是金相样品须进行深腐蚀。 3.非金属样品须在真空镀膜机中喷镀金、 铝或碳，以保证样品导电性良好。
一 实验目的
1.了解扫描电镜的用途、结构及基本原理； 2.了解扫描电镜的样品制备； 3.上机操作，利用二次电子信号观察样品 形貌。

二 实验仪器



KYKY-2800扫描电镜 扫描电子显微镜的主要性能 放大倍数 电子束在样品表面扫描的幅度为As，在荧光屏阴极射 线同步扫描的幅度为Ac，则扫描电镜的放大倍数为: M= Ac /As。 目前商品化的扫描电镜放大倍数可以从20倍调节到20万倍左右。 分辨率 分辨率是扫描电镜的主要性能指标，它是指分辨两点之 间的最小距离。分辨率大小由入射电子束直径和调制信号类型共 同决定。电子束直径越小，分辨率越高。由于用于成像的物理信 号不同，它们的分辨率也不同。二次电子像的分辨率约为5-10 nm，背反射电子像的约为50-200nm。X射线的分辨率则更低。 景深 景深是指一个透镜对高低不平的试样各部位能同时聚焦成 像的一个能力范围。 电子束孔径角是决定扫描电镜景深的主要因 素，它取决于末级透镜的光栅直径和工作距离。 扫描电镜的末级 透镜采用小孔径角，长焦距，所以可以获得很大的景深，它比一 般光学显微镜景深大100-500倍，比透射电镜的景深大10 倍。因 此用扫描电镜观察试样断口具有其它分析仪器无法比拟的优点。
四 利用扫描电镜观察样品形貌的操作步骤
向冷却阱中加入液氮。打开样品室， 装样，关闭样品室，抽真空 通过Z轴调节工作距离 (最佳值为12mm) 调节X、Y轴， 寻求感兴趣的样品区域 当真空指示灯亮时，打开V1阀， 加电压至20kV，电流加至60μA
调节对比度和亮度， 使样品在显示屏上显示出来
调整放大倍数并调焦 （要遵循高倍聚焦低倍照的原则） 打开样品室，取出样品， 关上样品室，抽真空， 当真空指示灯亮时， 将仪器置于准备状态，完毕
1 KYKY-2800 图
型 扫 描 电 镜
扫描电镜（SEM）的用途

扫描电镜主要用于研究各种不同样品的组 织及表面形貌，它可以应用到各个领域之 中的不同方向，它以各种不同的实物为研 究对象。例如，它可以研究金属及合金的 组织，磨损形貌，腐蚀和断裂形貌；也可 以很方便地研究玻璃，陶瓷，纺织物等的 细微结构和形貌；
V1阀 样品室 热偶规TC4
主阀V5
镜筒阀V4
挡板 扩散泵
冷规
SEM基本原理

扫描电镜利用电子枪发射电子束，电子束 经过聚焦后在样品表面扫描，激发样品产 生各种物理信号（如图4所示），信号经过 检测、视频放大和信号处理，在荧光屏上 显示出能反映样品表面各种特征的扫描图 像的显微镜。
电子束与物质相互作用及产生的信息
慢速扫描，照相，保存
做完后，将电流和电压值回零， 将对比度、亮度值回零， 放大倍数降到100左右，关闭V1阀
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图5 不同失效形 式的扫描图像
图a为表面失效形式中的波磨失效 图b为表面失效形式中的犁沟失效 图c为表面失效形式中的剥落失效
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图 6 不 同 断 口 形 貌 的 扫 描 图 像
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