二次元影像量测仪

二次电子(SE)和背散射电子(BSE)是扫描电镜(SEM)中最基本、最常用的两种信号，对于很多扫描电镜使用者而言，二次电子可以用来表征形貌，背散射电子可以进行原子序数表征已经是基本的常识。然而，二次电子、背散射电子与衬度的关系并非如此简单。今天，我们就来深入的了解一下SE、BSE的细分类型，各自的特点，以及它们和衬度之间的关系。二次电子 二次电子是入射电子与试样中弱束缚价电子产生非弹性散射而发射的电子，一般能量小于50eV，产生深度在试样表面10nm以内。二次电子的产额在很大程度上取决于试样的表面形貌，因此这也是为什么在很多情况下大家把SE图像等同于形貌像。然而，这种说法并不严谨。二次电子（SE）和其它衬度的关系 二次电子的产额其实和成分也有很大的关系，尤其是在低原子序数(Z20)时，二次电子也能够清晰的反映出成分之间的差异。图1中显示的就是SE产额随原子序数Z的关系。 图1 SE产额随原子序数Z的关系 这类实际例子非常多，如图2中的碳银混合材料，SE像不但可以区分出碳和银的成分差异，而且相对BSE图像来说具有更多的形貌细节。图2 碳银混合材料的SE、BSE图像以及碳、银电子产额 所以，如果对于低原子序数试样，或者原子序数差异非常大时，若要反映成分衬度，并不一定非要用BSE像，SE像有时也可获得上佳的效果。 除了成分衬度外，SE还具有较好的电位衬度，在正电位区域SE因为收到吸引而使得产额降低，图像偏暗，反之负电位区域SE像就会偏亮。而BSE因为本身能量高，所以产额受电位影响小，因此BSE像的电位衬度要比SE小的多。图3 另外，如果遇上试样的导电性不好，出现荷电效应或者是局部荷电，这也可以看成是一种电位衬度。这也是当出现荷电现象的情况下，相对SE图像受到的影响大，BSE图像受影响则比较小。这也是为什么在发生荷电现象的情况下，有时可以用BSE像代替SE像来进行观察。 至于通道衬度，一般来说因为需要将样品进行抛光，表面非常平整，这类样品基本上没有太多的形貌衬度。SE虽然也能看出不同的取向，但是相比BSE来说则要弱很多，所以一般我们都是用BSE图像来进行通道衬度的观察。图4 SE和衬度的关系，总结来说就是SE的产额以形貌为主，成分为辅，容易受到电位的影响，取向带来的差异远不及BSE。在考虑具体使用哪种信号观察样品的时候，可以参考表1，SE和BSE特点刚好互补，并没有孰优孰劣之分，需要根据实际关注点来选择正确的信号进行成像。 表1SEBSE能量低高空间分辨率高低表面灵敏度高低形貌衬度为主兼有成分衬度稍有为主阴影衬度弱强电位衬度强弱抗荷电弱强 二次电子的分类 刚才简单介绍了SE和衬度的一些基本关系，接下来我们细谈一下SE的分类。因为不同类型的二次电子在衬度、作用深度上的表现完全不同，使得不同SE探测器采集的SE像会有非常大的差异。因此，为了能在电镜拍摄中获得最佳的效果，我们有必要对SE的类别进行详细的了解。 如果按照国家标准来进行分类的话，SE主要分为四类，分别是：SE1：由入射电子在试样中激发的二次电子；SE2：由试样中背散射电子激发的二次电子；SE3：由试样的背散射电子在远离电子束入射点产生的二次电子；SE4：由入射束的电子在电子光学镜筒内激发的二次电子。 国标这样定义完全正确，然而这样的分类对于在实际电镜操作中并没有太多指导意义。为什么呢？因为不管是什么类别的SE都是属于低能电子，探测器在采集的时候往往也不能对其加以区分。那么，我们现在可以换个思路来理解一下这几种二次电子。由于SE4对成像不起作用，我们在此不进行讨论。A. SE1： 由原始电子束激发，因此其作用深度最浅，对表面最为敏感，我们知道SE本身也有成分衬度，所以SE1也非常能体现出极表层的成分差异。 其次，正因为SE1信号来自于样品的极表面，作用体积小，所以其出射角度应该相对比较高。因此，SE1的分辨率应该是所有类型中最好的。 再者，正是因为SE1的出射高度都是高角，所以其产额不易受到试样表面凹凸不平的影响，因而其分辨率虽好，但是立体感则相对比较弱。B. SE2和SE3： 由BSE激发产生的SE。因为BSE本身作用区域较大，所以在回到试样表面再次产生的SE的作用范围要比SE1大的多，正因如此， SE2和SE3的分辨率也弱于SE1。 其次，SE2和SE3是被位于试样深处的BSE激发，它们的产额在很大程度上取决于试样深处的BSE，而且它们作用区域较深，也更能体现出试样深处的成分信息。 再者，SE2和SE3由不同方向的BSE产生，因此其出射角度相对也较为广泛，从高角到低角均有分布。C. 另外，我们需要再考虑到荷电因素，荷电本身的负电位会将产生的SE尽量推向高出射角方向出射，所以受到荷电影响的电子也一般分布于较高的出射角。 SE1分布在高角、SE2和SE3分布在各个角度，荷电SE分布在高角。这样一来，我们把SE1、SE2、SE3原来按产生的类型分类转化为更加实用的按照出射角度进行分类。即：高角电子以“SE1+荷电SE”为主，低角电子以“SE2+SE3”为主。不同出射角度的SE有着截然不同的特点，我们分别来看一下。A. 轴向SE： 轴向SE是以接近90° 出射的二次电子，其中以SE1所占比例最高。由于作用体积最小，分辨率相应也是最高，且具有最高的表面敏感度，因此可以分辨极表面的成分差异，但是同时对一些并不希望看见的表面沉积污染或者氧化等，也会一览无遗。同时，因为轴向SE中所含的荷电SE也相应最多，所以，一方面对电位衬度最为敏感，另一方面受到荷电的影响也最为严重。B. 高角SE 高角SE是以较高角度出射的二次电子，也是以SE1为主，不过相对轴向SE中所含SE1而言数量稍低。高角SE的分辨率、表面灵敏度、电位衬度相对轴向SE而言也有所降低，不过由于荷电SE占比减少，所以和轴向SE相比，高角SE受到的荷电现象影响较小。高角SE和轴向SE都是向上出射，所以图像的立体感都比较差。C. 低角SE 低角SE是以较低角度出射的二次电子，其中SE2、SE3占有较高比例。所以低角SE反映的是试样较为深层的信息，表面灵敏度低，作用体积大，分辨率也不及高角SE和轴向SE。不过低角SE的图像立体感很好，抗荷电能力也比前两者强。 不同类型二次电子的特点 这样，我们就将原来只能从定义的角度进行区分的SE1、SE2、SE3，转变成出射角度不同的轴向SE、高角SE和低角SE。而按照角度进行分类之后，在实际探测信号时是完全可以对其进行区分的，我们会在之后的篇幅中对其进行详细的介绍。这样，我们现在可以总结一下几种类型SE的特点，如表2。表2轴向高角低角出射角度接近90°大角度小角度凹坑处的观察有信号有信号信号弱分辨率最好很好一般表面灵敏度最好很好较弱立体感差差很好成分衬度极表面成分表面成分较为深处电位衬度强强弱抗荷电能力弱较弱强 很多人都用过场发射扫描电镜，对样品室内SE探测器得到的低角SE2信号，与镜筒内SE探测器得到的高位SE1信号的图像对比会深有感触，很明显两者的立体感相差很大，见图5。图5 低角SE图像（左）和高角SE图像（右） 但是对镜筒内的SE信号再次拆解为高角SE和轴向SE可能会觉得很陌生，虽然前面我们已经对二者进行了介绍，但是毕竟不够直观。我们不妨看看图6，两张图都是使用镜筒内探测器获得，分辨率和立体感都很类似，总体效果非常接近，但是轴向SE（左图）受到小窗口聚焦碳沉积的影响，而同时获得的高角SE（右图）的碳沉积影响则轻微很多。 图6 轴向SE图像（左）和高角SE图像（右） 图7的样品为硅片上的二维材料，左图为高角SE图像，右图为轴向SE图像，轴向SE的灵敏度明显高于高角SE。图7 硅片上的二维材料，高角SE图像（左）和轴向SE图像（右）图8的样品为绝缘基底上的二维材料，左图为高角SE图像，右图为轴向SE图像，可以看到轴向SE受到荷电的影响也要高于高角SE。图8 绝缘基底上的二维材料，高角SE图像（左）和轴向SE图像（右） 总结一下，我们将二次电子拆解成轴向、高角和低角三个不同的类型，它们没有优劣之分，均有自己的特点，有优点也有缺点。我们只有在实际操作时发挥出每种信号的优势，才能获得最适合的图像。 好了，关于SE的分类相对比较简单，相信您已经完全理解，我们将在下一篇中详细说一下BSE。 为了更好的理解这篇的内容，让我们通过几张SE图像来实际感受一下不同类型SE之间的差异吧！ 您能分得清以下图片分别是哪一类型的SE信号，并且在什么衬度特点上产生的差异吗？我们将会在下一期文章中公布答案哦！0102030405

阿美特克子公司CAMECA发布两款新型超高灵敏度二次离子质谱仪，两款仪器均为满足环境和地质学家的分析需求而设计，满足其对小粒子、同位素等分析的高精度和高通量要求。　　IMS 1300-HR3是CAMECA最新一代的大型磁质谱二次离子质谱仪，可以同时保证高重现性、高空间分辨率、高质量分辨率。KLEORA是在IMS 1300-HR3的基础上改进并同期推出的一款产品，主要是优化了离子探针而适用于地质学定年。　　“我们非常自豪可以同时推出这两款新型的二次离子质谱仪，我们相信这两款仪器均代表了微量分析技术的重大进步。”CAMECA副总裁和业务部经理Jean-Charles Chen，“在引进独特的、创新的特点的同时，这两款仪器也继承了以前CAMECA大型磁质谱二次离子质谱仪产品的优点，这些产品曾被世界上顶级的实验室所选用。”　　重大的突破使IMS 1300-HR3和KLEORA成为市场上最强大和灵活的离子探针，使其应用范围更加广泛，如地质年代学、细胞生物学和材料科学。　　CAMECA超高灵敏度二次离子质谱仪优势明显：超大尺寸的设计保证了高质量分辨率条件下的最优敏感度，灵活多用的多接受系统保证了高准确度的同位素测量，高分辨磁场控制保证了高质量分辨率条件下的高重现性，可以实现较好的离子成像功能。除此之外，CAMECA还可以提供全球的上门售后支持。　　IMS 1300-HR3和KLEORA均配有自动样品室，可实现无人值守状态下的多样品分析，使用更加方便。新的紫外灯光学系统提高了光学成像，提高了样品定位的准确度和降低了样品移动的难度。　　除此之外，CAMECA在这两款仪器上实现了空间分辨率和数据重现性的较大提高，还有一大突破是使用了高亮度的射频离子源。　　由于这些改进，IMS 1300-HR3可以应用于更多的分析，如硫化物中36S/32S的比率，复杂结构的高空间分辨率离子成像，复杂地质样品中低浓度微量元素的检测等。　　KLEORA配有高通量、方便使用的离子探针，此离子探针专为地质年代学家而设计，为高空间分辨率和高质量分辨率的铀-钍-铅同位素分析提供了高基线敏感度。来源于希腊语的Key和Hour，KLEORA的名字代表了可以帮助科学家追踪地球的历史。　　通过在高空间分辨率和高质量分辨率的前提下实现高重现性，IMS 1300-HR3和KLEORA离子探针帮助环境、地质和同位素研究者进行更多的研究。

十二届全国人大常委会第三次会议6月26日起至6月29日在北京举行，备受关注的《环境保护法修正案(草案)》(以下简称《草案》)将进行第二次审议。　　现行《环境保护法》自1989年正式施行至今，20多年未曾修改。2012年8月召开的十一届全国人大常委会第二十八次会议，对《草案》进行首次审议，并向社会公开征求意见。有专家提出，《环境保护法》作为环境领域的基础性、综合性法律，应当回应环境保护的制度需求，解决环境保护的突出问题，建议采用修订方式对这部法律作全面修改。　　全国人大法律委员会副主任委员张鸣起6月26日在十二届全国人大常委会第三次会议上作了关于《草案》修改情况的汇报。　　张鸣起说，《草案》新增以下内容:修正案对企业公开具体环境信息作了强制规定，重点排污单位应当向社会公开其主要污染物的名称、排放方式、排放浓度和总量、超标情况，及污染防治设施的建设和运行情况 重点排污单位应按规定安装使用监测设备，对其排放的污染物进行监测。　　针对目前环保领域&ldquo 违法成本低、守法成本高&rdquo 的问题，《草案》将追究环境违法行为的刑事责任纳入修改内容，增加规定&ldquo 企业事业单位和其他生产经营者通过暗管、渗井、渗坑、高压灌注或者以其他逃避监管的方式排放污染物，构成犯罪的，依法追究刑事责任&rdquo 。　　《草案》还规定，&ldquo 企业事业单位违法排放污染物，受到罚款处罚，被责令限期改正，逾期不改正的，依法作出处罚决定的行政机关可以按照原处罚数额按日连续处罚。&rdquo 　　同时，对政府及有关部门的工作人员在执行职务过程中滥用职权、玩忽职守、徇私舞弊的行为，《草案》加大了处罚力度。《草案》明确，对环境违法行为进行包庇的 伪造或者指使伪造监测数据的 应当依法公开环境信息而不公开的 依法应当做出限期治理或者责令停业、关闭的决定而未作出的 将征收的排污费或者环境保护专项资金截留、挤占或者挪作他用的，造成严重后果的，各级人民政府及其有关部门给予负责人撤职或者开除处分，其主要负责人应当引咎辞职。　　张鸣起说，为将环境保护工作中一些行之有效的措施和做法上升为法律，完善环境保护基本制度，《草案》作如下修改:一是修改完善环境监测制度，增加&ldquo 建立环境信息共享机制&rdquo 的规定。二是增加规定&ldquo 未依法进行环境影响评价的建设项目，不得开工建设&rdquo ，&ldquo 建设单位未依法提交建设项目环境影响评价文件，擅自开工建设的，由环境保护行政主管部门责令停止建设，处以罚款，并可以责令恢复原状&rdquo 。三是明确联合防治协调机制，规定&ldquo 国家建立跨行政区重点区域、流域环境污染和生态破坏联合防治协调机制，实行统一规划、统一监测，实施统一的防治措施&rdquo 。四是增加环境经济激励措施，规定&ldquo 企业事业单位和其他生产经营者，在污染物排放已经达标的基础上，通过采取技术改造等措施，进一步减少污染物排放的，以及按照产业结构和城乡规划布局调整的要求关闭、搬迁、转产的，人民政府应当依法采取财政、价格、信贷、政府采购等方面的政策和措施予以支持&rdquo 。五是进一步强化地方各级人民政府对环境质量的责任，增加规定&ldquo 未达到国家环境质量标准的重点区域或者流域的有关地方人民政府，应当制定限期达标规划，并采取措施按期达标&rdquo 。六是加强对引进外来物种等行为的规范，规定&ldquo 引进外来物种以及研究、开发和利用生物技术，应当采取有效措施，防止对生物多样性的破坏&rdquo 。七是增加规定&ldquo 国家建立、健全生态保护补偿机制&rdquo 。