2．二次电子


二次电子：
在入射电子束作用下被轰击出来并离开 样品表面的核外电子。 二次电子是一种真空中的自由电子。由 于原子核和外层价电子间的结合能很小， 因此外层的电子比较容易和原子脱离，使 原子电离。

2．二次电子

一个能量很高的入射电子射入样品时，可 以产生许多自由电子，这些自由电子中 90％是来自样品原子外层的价电子。
3．吸收电子

入射电子进入样品后，经多次非弹性散射 能量损失殆尽(假定样品有足够的厚度没 有透射电子产生)，最后被样品吸收。若 在样样品和地之间接入一个高灵敏度的电 流表，就可以测得样品对地的信号，这个 信号是由吸收电子提供的。假定i0、 ib 、 is 、，ia分别表示入射电子电流强度、背散 射电子流强度、二次电子流强度和吸收电 子流强度。
二次电子的特点： (1)能量较低(≤50 eV )
大多数二次电子只带有几个电子伏特的能 量。在用二次电子收集器收集二次电子时， 往往也会把极少量低能量的非弹性
2．二次电子
背散射电子一起收集进去。事实上这两者 是无法区分的。 (2) 二次电子发射深度距离表层5-10 nm. 它对样品的表面形貌十分敏感，因此，能 非常有效地显示样品的表面形貌。 (3)二次电子的产额和原子序数之间没有明 显的依赖关系，故不能用它来进行成分分 析。
3．吸收电子

在不考虑透射电子流时有： ia ＝i0－ （ib +is）
入射电子束和样品作用后，若逸出表面 的背散射电子和二次电子数量越少．则 吸收电子信号强度越大。若把吸收电子 信号调制成图像，则它的衬度恰好和二 次电子或背散射电子信号调制的图像衬 度相反。

3．吸收电子的原子序数衬度

当电子束入射一个多元素的样品表面时， 由于不同原子序数部位的二次电子产额 基本上是相同的，则产生背散射电子较 多的部位(原子序数大),其吸收电子的数 量就较少，反之亦然。因此，吸收电子 能产生原子序数衬度，同样也可以用来 进行定性的微区成分分析.

2．二次电子
(4)二次电子产额η （二次电子流与入射电 子流的比值）与入射电子能量和入射角 α （入射束和样品表面法线的交角）有 关,见图12-1-1。 在某一能量范围内，二次电子产额都 大于1，随着α的增大，二次电子产额曲 线的极大值增大，并向高能方向移动。
图12-1-1二次电子产额与电子能 量和入射角的关系


1、背散射电子
背散射电子是被固体样品中的原子核反 弹回来的一部分入射电子，其中包括弹 性背散射电子和非弹性背散射电子。 弹性背散射电子是指被样品中原子核反 弹回来的，散射角大于90o的那些入射电 子，其能量没有损失(或基本上没有损 失)。

1、背散射电子


一般弹性背散射电子的能量能达到数千 到数万电子伏。 非弹性背散射电子是入射电子和样品核 外电子撞击后产生的非弹性散射，不仅 方向改变，能量也有不同程度的损失。 如有些电子经多次散射后仍能反弹出来， 这就形成非弹性背散射电子。
4.透射电子

如果被分析的样品很薄．那么就会有一 部分入射电子穿过薄样品而成为透射电 子。(当采用扫描透射操作方式对薄样品 成像和微区成分分析时形成的透射电子).
பைடு நூலகம் 4.透射电子

这种透射电子是由直径很小(小于10nm ) 的高能电子束照射薄样品时产生的，因 此，透射电子信号是由微区的厚度、成 分和晶体结构来决定。透射电子流强度 用it表示。
1、背散射电子


非弹性背散射电子的能量分布范围很宽， 从数十电子伏直到数千电子伏。 从数量上看，弹性背散射电子远比非弹 性背散射电子所占的份额多。
1、背散射电子
背散射电子的特点： (1)来自样品距表层几百纳米的深度范围。 (2)它的产额能随样品原子序数增大而增

多，因此可用来显示原子序数衬度，并 定性地用作成分分析。当然也能用作形 貌分析.
第12章 扫描电子显微镜(SEM)
12-0 引言 12-1电子束与固体样品作用时产 生的信号 12-2 SEM的构造和工作原理 12-4 SEM的主要性能 12-4 表面形貌衬度原理及其应用 12-5 原子序数衬度原理及其应用

12-0 引言


SEM的成像原理是以类似电视摄影显像的方 式，利用细聚焦电子束在样品表面扫描时激发 出来的各种物理信号来调制成像的。 SEM的特点： 1、仪器分辨本领较高。新式SEM的二次电子 像的分辨率已达到3-4nm。二次电子像分辨 本领可达1.0nm(场发射),3.0nm(钨灯丝)。仪 器放大倍数变化范围大（从几倍到几十万倍）， 且连续可调。
几种电子信号强度之间的关系

综上所述，如果使样品接地保持电中性， 那么入射电子激发固体样品产生的四种 电子信号强度与入射电子强度之间必然 满足以下关系：
12-0引言


SEM装上波长色散X射线谱仪（WDX）（简称波谱仪） 或能量色散X射线谱仪（EDX）（简称能谱仪）后， 在观察扫描形貌图像的同时，可对试样微区进行元 素分析。 SEM、TEM和EDS的结合同位分析： 电子枪效率不 断提高，使得SEM的样品室附近的空间增大，可以 装入更多的探测器。因此，目前的扫描电子显微镜 不只是分析形貌貌，它可以和其它分析仪器相组合， 使人们能在同一台仪器上进行形貌、微区成分和晶 体结构等多种微观组织结构信息的同位分析。
12-0引言


2、 图像景深大，富有立体感。可直接观察起 伏较大的粗糙表面（如金属和陶瓷的断口等） 3、试样制备简单。只要将块状或粉末的、导 电的或不导电的试样不加处理或稍加处理，就 可直接放到SEM中进行观察。一般来说，用 SEM观察断口时，样品不必复制，可直接进行 观察，这给分析带来极大的方便。比透射电子 显微镜（TEM）的制样简单，且可使图像更近 于试样的真实状态。
12-0引言


装上半导体样品座附件，可以直接观察晶体管或集 成电路的p-n结及器件失效部位的情况。 装上不同类型的试样台和检测器可以直接观察处于 不同环境（加热、冷却、拉伸等）中的试样显微结 构形态的动态变化过程（动态观察）。
12-1 电子束与固体样品作用 时产生的信号

样品在 电子束 的轰击 下会产 生图 12-1所 示的各 种信号