扫描测头

刚换了个J头（125um），带加热的，Tapping模式下测形貌，测样的时候不稳定，尤其是z center position飘的比较厉害，跳线也比较严重，不知道怎么回事，请各位指点。有没有可能是头子有问题了？再请各位大虾指点，J头扫描的时候扫描频率的一般范围是多少？还有下针时scan size, rate, I gain, P gain 的初始值调到多少，和其他头子一样么？大头扫描应注意些什么问题？谢谢！

电镜比较古老，全手工冲洗底片和照片很费时费力。有用底片扫描仪来扫描底片的吗？什么型号？效果如何？市面上的扫描仪大多只能扫描120的底片，透射电镜的底片太大扫不了。

做扫描电镜时，样品室里在样品正上方的那个东西是什么，是探头吗？有没有图片可以让俺们看看，是啥材料做的？为什么做扫描时要保证样品表面和它正上方的那个东西有一个距离，这个距离怎么定？要是不断缩小这个距离会有什么结果？刚入门，请多指教。

郑州黄河科技学院有大型仪器（扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、核磁共振谱仪、紫外可见近红外分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪、荧光光谱仪、LCMS、GCMS、HPLC、电化学工作站等）对外可以提供测试。

大家在扫描透射电镜的照片时，是不是要同时扫一个标尺啊？否则图像到word中拉深时，就不准确了吗？偶现在还没弄明白，希望这里的高人给指点一下。根据放大倍数，怎么弄的象扫描电镜照片那样的标尺啊？谢谢

有需要的测试扫描电镜/透射电镜可咨询.

[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=124993]扫描电镜和透射电镜的区别[/url]分享:扫描电镜和透射电镜的区别

各位大虾，请问扫描电镜的透射模式（TSEM）不是STEM，是怎么回事，国内哪个单位的扫描电镜能做这个模式，谢谢

今天遇到一位同行，说是Hitachi的冷场扫描，电镜上有透射功能，问问我们如何制样。我想知道这个功能分辨率多少？另外，透射模式下也有明场暗场，操作是不是和透射里直接移光阑的那个方法类似呢？多谢！

公司做红外的直接走人了，在我面前做了2遍，然后老总就让我做红外了~~ 让我先练习压片，做背景扫描。 今天是第二天。昨天我扫描了7张图，3张基本是走直线的，透光率在80%左右（合格的），4张开始是走斜线的，就是在4000波数时是55%左右，然后慢慢向上爬，在2100左右达到80%，然后就是走直线了。 这是什么状况呢？ 今天扫描了7张图，没一张是合格的~~ 他们看上去基本都是走直线的（就是在3400）有个水峰。开始在4000波数时，透光率在85%~90%左右，关键是到了1400左右，它的透光率基本超过了100%，有的甚至到达了110%，然后后面基本就是在100%这条线上波动。 这是什么状况呢？ （用的是色谱纯氯化钾，玛瑙研钵，HW-3型 红外烘干箱，769YP-19A 粉末压片机，TJ270-30A红外分光光度计） 哦，还有就是怎样才算研磨好了，大概要研几分钟，怎样才能压平。 求解释，求教育。 谢谢！谢谢！谢谢！

有个大学测试中心的同学问道：核磁共振/扫描电镜/透射电镜/XRD/XPS能谱仪，这些设备是否能申请CMA和CNAS.他们其他的设备如气相色谱仪/液相色谱仪/液质联用仪/分光度计等，都有国家标准，确定可以申请CMA和CNAS。但核磁共振/扫描电镜/透射电镜/XRD/XPS能谱仪，找不到相应的标准方法，以前教育部有通则方法，但CNAS不认同，说不是检测方法标准，不予认同。请教各位高人，核磁共振/扫描电镜/透射电镜/XRD/XPS能谱仪是否可以申请CMA和CNAS，常用的标准号是多少？

[align=center]作者：驰奔仪器 Microexplore[/align] 扫描电镜信号出射深度或信号从样品表面发射的面积大小，决定了扫描电镜探测样品信息的空间分辨率。电子束样品相互作用区和被测信号取样区这两个概念对于图像解释和定量x射线显微分析都很重要。 评估电子束样品作用区的三个主要变量1)平均原子序数Z ，原子序数高作用区越小；2)束电子能量Kev ，束电子能量越低，作用区越小；3)倾斜角度θ，倾斜角越大作用区越小在精细电子显微分析中，往往通过蒙特卡洛模拟来判定电子束样品作用区及各种散射信号取样空间。[url=http://photo.blog.sina.com.cn/showpic.html#blogid=149e935230102xgu1&url=http://album.sina.com.cn/pic/0062Af6Pzy7nyjRvaG24e][img=扫描电镜电子束穿透成像效应,690,481]http://s15.sinaimg.cn/mw690/0062Af6Pzy7nyjRvaG24e&690[/img][/url] 为表征微观表面真实形貌，往往采用低的加速电压或低的电子束着陆电压，减小作用区，降低信号出射深度。 二次电子（SE）信号常用于表征形貌，逃逸深度一般在几个纳米到几十纳米，然而SE信号来源非常复杂，有来自入射束产生的SE1，很大一部分是背散射电子逃逸出表面过程中产生的SE2，还有背散射电子撞机样品室的表面产生的SE3，这些SE可能同时被探测器接收，那么我们就会看到如下两个较为极端情况下，SE信号样品取样区分布和成像效果。事实上只有SE1才能精细表征表面形貌. SE2/3产额与BSE信号产额正相关，因此携带了较为粗糙的形貌信息和成分信息。 当使用高束能量，由于作用区增大，SE的绝大部分是SE2/3，30nm碳膜表层SE1信号反差已经微不足道，电子束成像就几乎无视其存在了，因此图像变得透明，直接看到下面光栅。这种效应可以称为电子束穿透成像效应。[url=http://photo.blog.sina.com.cn/showpic.html#blogid=149e935230102xgu1&url=http://album.sina.com.cn/pic/0062Af6Pzy7nymqSHeq5a][img=扫描电镜电子束穿透成像效应,690,624]http://s11.sinaimg.cn/mw690/0062Af6Pzy7nymqSHeq5a&690[/img][/url] 我们使用北京的DEMO（驰奔Genesis-I型钨丝枪扫描电镜），[url=http://photo.blog.sina.com.cn/showpic.html#blogid=149e935230102xgu1&url=http://album.sina.com.cn/pic/0062Af6Pzy7nyq1nmYj0b][img=扫描电镜电子束穿透成像效应,690,545]http://s12.sinaimg.cn/mw690/0062Af6Pzy7nyq1nmYj0b&690[/img][/url]采用3kv、5kv、10kv、15kv、20kv、25kv、30kv，更为连续的加速电压，观察金属表面碳物质附着物，印证电子束穿透成像效应。 [url=http://photo.blog.sina.com.cn/showpic.html#blogid=149e935230102xgu1&url=http://album.sina.com.cn/pic/0062Af6Pzy7nyoNoWAK1e][img=扫描电镜电子束穿透成像效应,690,517]http://s15.sinaimg.cn/mw690/0062Af6Pzy7nyoNoWAK1e&690[/img][/url] [url=http://photo.blog.sina.com.cn/showpic.html#blogid=149e935230102xgu1&url=http://album.sina.com.cn/pic/0062Af6Pzy7nyoNyg6bbf][img=扫描电镜电子束穿透成像效应,690,517]http://s16.sinaimg.cn/mw690/0062Af6Pzy7nyoNyg6bbf&690[/img][/url][url=http://photo.blog.sina.com.cn/showpic.html#blogid=149e935230102xgu1&url=http://album.sina.com.cn/pic/0062Af6Pzy7nyoNCbBk16][img=扫描电镜电子束穿透成像效应,690,517]http://s7.sinaimg.cn/mw690/0062Af6Pzy7nyoNCbBk16&690[/img][/url][url=http://photo.blog.sina.com.cn/showpic.html#blogid=149e935230102xgu1&url=http://album.sina.com.cn/pic/0062Af6Pzy7nyoNx1va98][img=扫描电镜电子束穿透成像效应,690,517]http://s9.sinaimg.cn/mw690/0062Af6Pzy7nyoNx1va98&690[/img][/url][url=http://photo.blog.sina.com.cn/showpic.html#blogid=149e935230102xgu1&url=http://album.sina.com.cn/pic/0062Af6Pzy7nyoNGcLx73][img=扫描电镜电子束穿透成像效应,690,517]http://s4.sinaimg.cn/mw690/0062Af6Pzy7nyoNGcLx73&690[/img][/url][url=http://photo.blog.sina.com.cn/showpic.html#blogid=149e935230102xgu1&url=http://album.sina.com.cn/pic/0062Af6Pzy7nyoNKIywac][img=扫描电镜电子束穿透成像效应,690,517]http://s13.sinaimg.cn/mw690/0062Af6Pzy7nyoNKIywac&690[/img][/url][url=http://photo.blog.sina.com.cn/showpic.html#blogid=149e935230102xgu1&url=http://album.sina.com.cn/pic/0062Af6Pzy7nyoNFnpc3e][img=扫描电镜电子束穿透成像效应,690,517]http://s15.sinaimg.cn/mw690/0062Af6Pzy7nyoNFnpc3e&690[/img][/url]图像解释：3-5kv下表现出良好碳质结构形态，此时电子束的穿透深度大约为500nm ~ 1微米 ，不足以穿透样品且碳质结构表面SE信号为反差主导。10kv，电子束穿透深度大约为2微米，应该没有穿透中心的炭黑部位，此时SE2/3为主导，几无形貌反差，成分反差明显。15kv以上，电子束开始穿透碳黑部位，SE2/3为反差主导，且基底的BSE出现一定形貌反差，加速电压越高，来自基底的SE2/3主导反差越来越高，越来越无视炭黑存在。

请教：我最近要设计一个失效分析实验室，其中要用到扫描电镜和透射电镜，但我对这两种设备了解甚少，哪位有这方面的照料．比如安装和使用的要求，对工作环境的要求：对供电电压，环境温度有没有特殊要求等，　　我是菜鸟！

西安交通大学电信学院国际电介质中心透射电镜实验室是正在建设的世界一流电镜实验室，负责人为“千人计划”学者贾春林教授。实验室所配置的透射电镜有一台FEI Titan G2物镜球差校正电镜，一台JEOL ARM200F聚光镜球差校正电镜，以及一台JEOL2100常规电镜，另外扫描电镜有FEI Helios600i FIB，FEI Quanta250FEG ESEM以及全套的透射电镜，扫描电镜样品制备系统。目前我们希望招两名技术人员一名会制备透射电镜样品，以及可以熟练使用Gatan公司样品制备系统；一名会使用扫描电镜，负责两台电镜的日常维护，使用以及学生的培训。本科学位，并有相关经验者优先考虑。请发送简历至tem@mail.xjtu.edu.cn请注意，目前两个岗位是劳务派遣，合同3年一签。

一、分析信号1、扫描电镜扫描电子显微镜的制造是依据电子与物质的相互作用。当一束高能的入射电子轰击物质表面时，被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征x射线和连续谱X射线、背散射电子、透射电子，以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。同时，也可产生电子-空穴对、晶格振动（声子）、电子振荡（等离子体）。原则上讲，利用电子和物质的相互作用，可以获取被测样品本身的各种物理、化学性质的信息，如形貌、组成、晶体结构、电子结构和内部电场或磁场等等。扫描电子显微镜正是根据上述不同信息产生的机理，采用不同的信息检测器，使选择检测得以实现。如对二次电子、背散射电子的采集，可得到有关物质微观形貌的信息；对X射线的采集，可得到物质化学成分的信息。2、透射电镜根据德布罗意（De Broglie,20世纪法国科学家）提出的运动的微观粒子具有波粒二象性的观点，电子束流也具有波动性，而且电子波的波长比可见光要短得多（例如200千伏加速电压下电子波波长为0.00251纳米），显然，如果用电子束作光源制成的显微镜将具有比光学显微镜高得多的分辨能力。更重要的是，由于电子在电场中会受到电场力运动，以及运动的电子在磁场中会受到洛伦兹力的作用而发生偏转，这使得使用科学手段使电子束聚焦和成像成为可能。二、功能 1、扫描电镜1）扫描电镜追求固体物质高分辨的形貌，形态图像（二次电子探测器SEI)-形貌分析(表面几何形态，形状，尺寸） 2）显示化学成分的空间变化，基于化学成分的相鉴定——化学成分像分布，微区化学成分分析1)用x射线能谱仪或波谱（EDS or WDS）采集特征X射线信号，生成与样品形貌相对应的，元素面分布图或者进行定点化学成分定性定量分析，相鉴定。 2)利用背散射电子(BSE）基于平均原子序数(一般和相对密度相关）反差，生成化学成分相的分布图像；3)利用阴极荧光，基于某些痕量元素（如过渡金属元素，稀土元素等）受电子束激发的光强反差，生成的痕量元素分布图像。4)利用样品电流，基于平均原子序数反差，生成的化学成分相的分布图像，该图像与背散射电子图像亮暗相反。5)利用俄歇电子，对样品物质表面1nm表层进行化学元素分布的定性定理分析。3）在半导体器件（IC)研究中的特殊应用：1）利用电子束感生电流EBIC进行成像，可以用来进行集成电路中pn结的定位和损伤研究2）利用样品电流成像，结果可显示电路中金属层的开、短路，因此电阻衬度像经常用来检查金属布线层、多晶连线层、金属到硅的测试图形和薄膜电阻的导电形式。3）利用二次电子电位反差像，反映了样品表面的电位，从它上面可以看出样品表面各处电位的高低及分布情况，特别是对于器件的隐开路或隐短路部位的确定尤为方便。4）利用背散射电子衍射信号对样品物质进行晶体结构（原子在晶体中的排列方式），晶体取向分布分析，基于晶体结构的相鉴定。2、透射电镜 早期的透射电子显微镜功能主要是观察样品形貌，后来发展到可以通过电子衍射原位分析样品的晶体结构。具有能将形貌和晶体结构原位观察的两个功能是其它结构分析仪器（如光镜和X射线衍射仪）所不具备的。透射电子显微镜增加附件后，其功能可以从原来的样品内部组织形貌观察（TEM）、原位的电子衍射分析（Diff），发展到还可以进行原位的成分分析（能谱仪EDS、特征能量损失谱EELS）、表面形貌观察（二次电子像SED、背散射电子像BED）和透射扫描像（STEM）。结合样品台设计成高温台、低温台和拉伸台，透射电子显微镜还可以在加热状态、低温冷却状态和拉伸状态下观察样品动态的组织结构、成分的变化，使得透射电子显微镜的功能进一步的拓宽。透射电子显微镜功能的拓宽意味着一台仪器在不更换样品的情况下可以进行多种分析，尤其是可以针对同一微区位置进行形貌、晶体结构、成分（价态）的全面分析。三、 衬度原理1、扫描电镜1）质厚衬度质厚衬度是非晶体样品衬度的主要来源。样品不同微区存在原子序数和厚度的差异形成的。来源于电子的非相干散射，Z越高，产生散射的比例越大；d增加，将发生更多的散射。不同微区Z和d的差异，使进入物镜光阑并聚焦于像平面的散射电子I有差别，形成像的衬度。Z较高、样品较厚区域在屏上显示为较暗区域。图像上的衬度变化反映了样品相应区域的原子序数和厚度的变化。质厚衬度受物镜光阑孔径和加速V的影响。选择大孔径（较多散射电子参与成像），图像亮度增加，散射与非散射区域间的衬度降低。选择低电压（较多电子散射到光阑孔径外），衬度提高，亮度降低。支持膜法和萃取复型，质厚衬度图像比较直观。 2）衍射衬度衍射衬度是来源于晶体试样各部分满足布拉格反射条件不同和结构振幅的差异。例如电压一定时，入射束强度是一定的，假为L，衍射束强度为ID。在忽略吸收的情况下，透射束为L-ID。这样如果只让透射束通过物镜光阑成像，那么就会由于样品中各晶面或强衍射或弱衍射或不衍射，导致透射束相应强度的变化，从而在荧光屏上形成衬度。形成衬度的过程中，起决定作用的是晶体对电子束的衍射。2、透射电镜晶体结构可以通过高分辨率透射电子显微镜来研究，这种技术也被称为相衬显微技术。当使用场发射电子源的时候，观测图像通过由电子与样品相互作用导致的电子波相位的差别重构得出。然而由于图像还依赖于射在屏幕上的电子的数量，对相衬图像的识别更加复杂。非晶样品透射电子显微图象衬度是由于样品不同微区间存在的原子序数或厚度的差异而形成的，即质量厚度衬度（质量厚度定义为试样下表面单位面积以上柱体中的质量），也叫质厚衬度。质厚衬度适用于对复型膜试样电子图象作出解释。质量厚度数值较大的，对电子的吸收散射作用强，使电子散射到光栏以外的要多，对应较安的衬度。质量厚度数值小的，对应较亮的衬度。四、对样品要求1、扫描电镜SEM制样对样品的厚度没有特殊要求，可以采用切、磨、抛光或解理等方法将特定剖面呈现出来，从而转化为可以观察的表面。这样的表面如果直接观察，看到的只有表面加工损伤，一般要利用不同的化学溶液进行择优腐蚀，才能产生有利于观察的衬度。不过腐蚀会使样品失去原结构的部分真实情况，同时引入部分人为的干扰，对样品中厚度极小的薄层来说，造成的误差更大

请问与透射/扫描电镜仪器或成像技术标准都有哪些呢？

扫描电镜和透射电镜的课题需要的可以学习一下！有用！

各位版主和大侠们：请教一下什么是赤道扫描和子午扫描？ 我是从事纤维材料研究的，纤维是各向异性材料，所以在纤维领域内大家都用赤道扫描和子午扫描来研究纤维的侧向有序性，但我查了很多资料也没有搞明白：（1）这个赤道扫描和子午扫描在进行XRD实验时具体是如何操作的？样品取向轴向与X射线入射线、衍射线、测角仪轴、衍射矢量之间都是呈什么位置关系？（2）这两个概念在XRD中是否有明确的定义？是一个通用概念还是特别针对取向材料的？另外，（3）很多文献中在做赤道扫描和子午扫描时都是用的对称透射模式，我想请问一下用反射模式可否做赤道和子午扫描？为什么？

请问各位高手，扫描电镜和透射电镜的区别，最好附图我想做细胞形态观察，应该用哪一种方法？谢谢！！！

审稿人提出做高角环形暗场扫描透射，拍出elemental mapping就很容易证明我们合成的金属微粒各部分的元素成分，可是不知道哪个地方能做这个测试？兰州是没有的。请哪位高手指点哪里能做？当然是人家愿意给我们做才行，也联系了几个地方，不愿意做，

赌玉，能否用光谱仪进行扫描，透射，然后进行判断包括核桃的赌青皮等

如何做不透明样品紫外可见全波长扫描 无机材料？

[b][font='Microsoft YaHei', 宋体, sans-serif]【序号】：１[/font]【作者】：[/b][font=&][size=12px][color=#1c1d1e][b][b]张双翼 徐熙平[/b][/b][/color][/size][/font][font='Microsoft YaHei', 宋体, sans-serif][b][b][/b][/b][/font][font=&]【题名】：[/font][b][b][color=#333333][b][font=&][color=#032d2c][b]激光扫描系统中f-θ透镜的光学设计[/b][/color][/font][/b][/color][/b][/b][font=&]【期刊】：[/font][font=Arial][font=&][size=12px]CNKI[/size][/font][/font][font='Microsoft YaHei', 宋体, sans-serif][color=#545454][b]【链接】：[url=https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?filename=GXYQ201205010&dbcode=CJFD&dbname=CJFD2012&v=MtjycLTRGnKxILp8twqktbNToUw7nOHEuuWOwWDenuEbA2lD5Pu15j0vTJePCmMS]激光扫描系统中f-θ透镜的光学设计 - 中国知网 (cnki.net)[/url][/b][/color][/font]

【作者按】形貌衬度、Z衬度、晶粒取向衬度、二次电子衬度、边缘效应、电位衬度等是形成扫描电镜表面形貌像的几个重要衬度信息。对这些衬度信息的接收离不开探头。本文将就扫描电镜两种主要探头的构造、工作原理及其接收的样品信息进行详细探讨。[b][size=18px][color=#00b0f0]一、二次电子探头[/color][/size][/b]目前教科书的观点认为：二次电子探头接收的样品表面信息主要是二次电子。真实情况是否如此呢？[color=#00b0f0][b]1.1二次电子图像所拥有的特性[/b][/color]A) 二次电子能量很低（低于50ev），从样品表面溢出的深度浅，在样品中的扩散范围小。适合用于表现样品表面形貌像的极细小细节（小于10nm）。[align=center][img=1.png"onclick ="upload(this)]https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/3edeb286-6abb-4bf7-8b3a-008c9ab1551f.jpg[/img][/align]B)二次电子能量低，在样品表面的溢出量容易受到静电场（荷电）的影响，出现图像局部或全部异常变亮、磨平、变暗并伴随图像畸变的现象，即样品图像的荷电现象。[align=center][img=2.png"onclick ="upload(this)]https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/fb564107-ab21-4b67-9812-18699dec50be.jpg[/img][/align]C)二次电子的产额受平面斜率影响较大，边缘处产额最高，形成所谓的二次电子衬度及边缘效应。这些衬度信息会形成信息的假象，也有助于分辨某些特殊的样品信息。[align=center][img=3.png"onclick ="upload(this)]https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/51c0d3a0-49ba-412e-96ee-f789a068425d.jpg[/img][/align]D) 二次电子图像的Z衬度一般表现较差。[align=center][img=4.png"onclick ="upload(this)]https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/9d2c7e97-f6a9-4de1-b054-9b8e5101f0f5.jpg[/img][/align][color=#00b0f0][b]1.2二次电子探头的组成及工作原理[/b][/color]二次电子能量弱（低于50ev），要想获取二次电子信息就必须采用高灵敏探头。利用敏感度极强的荧光材料接收弱信号，再以光电倍增管对弱信号做百万倍的放大，将能量极弱的二次电子信息转化为能被电子线路处理的电子信息。这种设计是目前解决这一难题的最佳方案。二次电子探头的基本构造正是以这个思路为基础来设计。[b]1.2.1 Everhart-Thornley探测器的结构组成[/b]由金属网收集极、闪烁体、光导管、光电倍增管和前置放大电路组成的探测器被称为Everhart-Thornley探测器。一直以来都是各厂家用于接收二次电子的主流探测器。[align=center][img=5.png"onclick ="upload(this)]https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/2f6dd144-afab-427d-99c2-96f6565bc641.jpg[/img][/align][b]1.2.2 Everhart-Thornley探测器的工作原理[/b]位于探头最前端的收集极是由金属网构成，其上加有200V的正偏压以捕获更多的二次电子。进入收集极的二次电子由加载在闪烁体金属铝膜上的10KV电压加速在闪烁体上产生一定数量的光子。由闪烁体产生的光子经过光导管的全反射进入光电倍增管阴极，在阴极上转换成电子。这些电子由打拿极的不断倍增，经阳极输出高增益低噪音的电信号。该信号由紧贴阳极的前置放大器放大后，从探测器输出。探测器本身无法将到达探测器的高能量背散射电子从低能量的二次电子中分离，但通过改变收集极偏压可以将低能量的二次电子给阻绝在探头外面。其接收的信息特性完全取决于到达探头的信息组成，如果信息中二次电子含量大则图像偏向于二次电子的图像特性，如果背散射电子含量大则结果偏向于背散射电子的图像特性。将探头的收集极变成负偏压，则我们可以获得偏向于背散射电子的图像。但是图像信号衰减较多，图像质量较差。[b][color=#00b0f0]1.3二次电子探头的位置与成像特性[/color][/b]高分辨场发射扫描电镜中，二次电子探头（ET探头）往往被置于仪器的两个位置：镜筒及样品仓。虽然各电镜厂家探头的具体位置有差异，但其结构是基本一致。探头位置不同，获取的图像性质差异也非常大。下面就以日立冷场电镜S-4800二次电子探头的位置设计为例来加以说明。[b]1.3.1 S-4800二次电子探头的位置设计[/b]在冷场扫描电镜S-4800中标配了两个二次电子探头。这两个探头的结构和性能完全一致，仅仅在电镜中安装的位置有所差异。一个位于样品仓，另一个位于物镜的上方。如下图所示：[align=center][img=6.png"onclick ="upload(this)]https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/6b4fc92d-a161-48eb-938a-cdc27b8be3a5.jpg[/img][/align][b]1.3.2 上、下探头的工作过程及获取图像的特性[/b][color=#00b0f0]1.3.2.1上探头接收的样品信息[/color]扫描电镜EXB系统的结构是在物镜磁场（B）上方正对着上探头设计一个电场（E）。该电场的作用是将物镜磁场吸上来的背散射电子、二次电子混合信息中能量较弱的二次电子分离出来，推向上探头。这个过程如同碾米机进行米、糠分离时吹风机的作用一样。故上探头获取信息是较为纯正的二次电子。背散射电子也可以通过位于物镜内的电极板转换成二次电子被上探头接收，通过调节电极板上加载的电压来选择到达上探头的信息特性。这种间接接收的背散射电子有其一定的特点，但损耗大，大部分情况下信号量不足。下面组图为上探头接收的四种信息特性。[align=center][img=7.png"onclick ="upload(this)]https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/312e9fc9-364e-47b7-aa0f-f4a6759f8a69.jpg[/img][/align][align=center][img=8.png"onclick ="upload(this)]https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/6ccf7e3c-4ea6-4df7-a35f-702c3461675e.jpg[/img][/align][color=#00b0f0]1.3.2.2上探头的工作过程[/color]高能电子束轰击样品产生各种电子信息被物镜磁场吸收送往物镜上方。工作距离越小被物镜俘获的样品电子信息越多，其中二次电子和背散射电子是呈现扫描电镜表面形貌信息的主要信号源，将被拿出来单独讨论。二次电子和背散射电子混合信息被物镜磁场送到位于物镜上方的电场，能量弱的二次电子受电场影响从混合信息中被分离出来并推送到位于物镜上方的上探头，背散射电子由于能量较强，电场对其影响较小，将穿过电场轰击位于电场上方的电极板，产生间接二次电子也会被上探头接收到，但其含量较小不是主要信息。位于物镜中的电极板通过调整加载电压来选择进入物镜的信息类型。低角度（LA）背散射电子可由电极板转换成二次电子被上探头接收，形成所谓间接的LA背散射电子像。电极板加载+50V电压，将吸收低角度的二次电子和背散射电子，抑制低角度电子信息进入镜筒（U）。电极板加载0V，将由其转化成二次电子的低角度背散射电子和低角度二次电子信息都送入镜筒。上探头接收的是各种角度二次电子和低角度背散射电子的混合信息。其混合比例将随着电极板电压的降低，背散射信息逐渐增多（U，LA0）。-150V时，二次电子被全部压制，此时上探头接收到的是纯的低角度背散射电子所激发的二次电子信息（U，LA100）。位于镜筒内的能量过滤器，会将二次电子以及低角度背散射电子所形成的二次电子给抑制，此时上探头或顶探头接收的是高角度背散射电子信息（U，HA）。图像特性：Z衬度充分，其他都不足。由于高角度背散射电子产额少，对样品及束流的要求都较高。目前在束流较低的冷场扫描电镜中取消这个功能，只在束流较高的regulus8200系列冷场电镜中保留顶探头设计。但适用的样品并不多。[align=center][img=9.png"onclick ="upload(this)]https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/54aea59e-1225-4703-a62d-324fa54bf35c.jpg[/img][/align][color=#00b0f0]1.3.2.3下探头的位置及其图像特性[/color] 下探头位于场发射扫描电镜样品仓位置。示意图如下：[align=center][img=11.png"onclick ="upload(this)]https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/17380253-5429-4944-af61-5caa22457c69.jpg[/img][/align]下探头位于样品仓中，因此也称样品仓探头。它与样品之间没有任何阻碍物，激发出来的样品信息可以不受影响的到达该探头。下探头本身不能对到达探头的背散射电子信号加以甄别，其图像特性取决于到达探头的信息特征。二次电子居多，就偏向二次电子的图像特性；背散射电子居多，则偏向于背散射电子的图像特性。 样品仓探头接收的样品信息以低角度信息为主，背散射电子含量占主导。对样品信息的接收效果取决于探头与样品之间形成的固体角，样品的位置十分关键，存在一个最佳工作距离。各厂家的最佳工作距离各不相同，日立电镜是15mm。下探头位于样品的侧向，图像特性：形貌衬度好，立体感强；荷电影响小；Z衬度好；细节易受信号扩散影响，高倍清晰度不足，10纳米以下细节很难分辨。不同厂家的样品仓探头位置不同，因此最佳工作距离以及探头、电子束、样品之间的夹角都会略有不同。形成的图像在空间感及高分辨能力上存在差异。样品仓真空度也是样品仓探头分辨力的主要影响因素之一。日立冷场扫描电镜下探头的成像实例：[align=center][img=12.png"onclick ="upload(this)]https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/b5917c9d-9e59-41fb-82c6-4c3fd3475cab.jpg[/img][/align][align=center][img=13.png"onclick ="upload(this)]https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/decfd495-8ec1-490e-b6e8-c6735f4f5ad9.jpg[/img][/align][color=#00b0f0]1.3.2.4上、下探头的图像特性对比实例[/color]上、下探头结构一致，仅仅由于安装位置不同导致其成像特性也不一样，充分掌握这些差异将有利于你选择正确的测试条件。下面将通过几组对照图来加以阐述：[align=center][img=14.png"onclick ="upload(this)]https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/c911ae27-5aac-4936-a791-5f3f37126870.jpg[/img][/align][align=center][img=15.png"onclick ="upload(this)]https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/7388deb2-be2f-472d-9c96-52b873fb089c.jpg[/img][/align][align=center][img=16.png"onclick ="upload(this)]https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/169e28be-1208-4ae4-ace5-96820e80cb8b.jpg[/img][/align]从以上各组对照图可以清晰看到，上探头二次电子信息特征极为强烈，而下探头偏重背散射信息。这些特点使得该两种探头获得的样品信息差异较大，各自都有适合的样品及所表现的样品信息。在各自适用的范围内对方都无可替代。根据个人多年的测试经验，下探头获取的样品信息虽然在10纳米细节观察上有所欠缺，但获取的信息更为充分。本着初始图像以信息量是否充分为主的原则，15mm工作距离选用下探头测试，常常被用做扫描电镜测试时的初始条件。以该条件下获取的形貌像为参考，依据样品的信息需求以及对上、下探头成像特性的正确认识，再做进一步调整。[b][size=18px][color=#00b0f0]二、背散射电子探头[/color][/size]2.1背散射电子的图像特性[/b]高能电子束受样品原子核及核外电子云的库仑势影响，发生弹性和非弹性散射后溢出样品表面，形成样品背散射电子。其特点是：能量大（与入射电子相当），产额受样品原子序数、密度以及晶体材料的晶体结构及晶粒取向影响较大，是形成样品Z衬度和晶粒取向衬度信息的主要信号源。背散射电子按信号溢出角分为高角度和低角度两种类型。高角度背散射电子的Z衬度更为明显，但整体产额很低，仅在束流较大的场发射扫描电镜上配置了接收该信息的探头。探头位于镜筒中物镜的正上方（或称T），适用样品并不多。扫描电镜日常采集的主要是低角度背散射电子。高角度背散射电子相较于低角度背散射电子，Z衬度更为明显，但其产额较低。由于该信息最佳接收位置在样品正上方，探头、样品以及入射电子束在一条线上，故空间形貌较差。低角度背散射电子Z衬度略弱，但产额大，形貌像更好。要充分接收低角度背散射电子信息，探头需要与样品形成一定角度。相对于高角度背散射电子，低角度背散射电子形成的图像空间感好，表面形态及细节信息较充分，但Z衬度略差，不如高角度背散射电子明显。以下是分别以二次电子和高、低角度背散射电子为主所形成的形貌像比较。[align=center][img=17.png"onclick ="upload(this)]https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/cf857ded-2b46-4cfa-b30e-df25d2f6cbcb.jpg[/img][/align][align=center][b]碳复合金颗粒的二次电子、高角度背散射电子、低角度背散射电子对照 [/b] [/align][b]2.2背散射电子探头的构造及工作原理[/b]环形半导体背散射电子探头是最经典的背散射电子探头。该探头采用环状硅基材料做成，构造形式是半导体面垒肖特基结二极管或p-n结二极管，如下图：[align=center][img=18.png"onclick ="upload(this)]https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/c6983a61-7f15-42c3-849e-c0b3f78c0f4f.jpg[/img][/align][align=center][b]图片节选自《微分析物理及其应用》 丁泽军[/b][/align] 背散射电子在硅基探测器中激发大量的电子-空穴对。同样加速电压下，电子-空穴对的产量和背散射电子强度形成一定的对应关系。并由此形成对应的电信号，经处理后在显示器形成样品的背散射电子图像（Z衬度像或晶粒取向衬度像）。 硅基材料形成电子-空穴对，需要信号激发源有一定的能量（肖特基结对5KV以下电子有大增益，P-N结对10KV电子才有大增益），能量较小的二次电子很难在该探头上产生信息，故探头形成的图像带有强烈的背散射电子图像特性。为了获取低能量的背散射电子信息，背散射电子探头改用YAG晶体或在探头上做一层薄膜如FEI的CBS，这些改变都对探头获取低能量背散射电子有利，形成的图像细节更丰富。但探头灵敏了，干扰也会增多，Z衬度也会减弱。[align=center][img=19.png"onclick ="upload(this)]https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/a6b2de85-8984-486a-8940-122ff5311cf1.jpg[/img][/align][b]2.3各种探头接收背散射电子信息的结果对比[/b]传统硅基P- N结背散射电子探头对加速电压的要求高（10KV以上），它获取的背散射电子信息不易受低能量信息的干扰。Z衬度分明，荷电影响极小，但图像的细节呆板，表面细节信息缺失严重，较高倍时图像的清晰度差。钨灯丝扫描电镜，电子枪本征亮度差，要获得高质量形貌像所需的电子束发射亮度，加速电压必须在10KV以上。P-N结背散射电子探头正好与其互相匹配，故被广泛使用。场发射扫描电镜本征亮度大，低加速电压下进行高分辨形貌像测试是常态，P-N结背散射电子探头与其匹配度差。而CBS和YAG探头的功能和样品仓探头比起来Z衬度优势并不明显，二次电子的接收效果又不如，个人认为完全可以用样品仓探头来完美的替代背散射电子探头。如前所述，二次电子探头也能接收大量背散射电子。它所获取的图像性质取决于到达探头的信息组成，如果背散射电子信息居多，它就偏向背散射电子的图像特征，二次电子居多就偏向二次电子图像特征。二次电子探头适合在不同加速电压（几百伏到30KV）下获取背散射电子图像。低加速电压有利于取得是浅表层信息；高加速电压有利于取得较深层信息。探头的适用范围越广，测试条件的选择越充分，获取的样品信息越完整。[align=center][img=20.png"onclick ="upload(this)]https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/de1afe4f-f593-4e4e-88d0-92b7ec8a573e.jpg[/img][/align]背散射探头通过电子-空穴对的转移来传递信息，运行速度较二次电子探头（光电转换）慢很多。在进行聚焦、像散、对中操作时，图像对操作的反应滞后严重，须在慢速下调整。整个操作麻烦，精确的高倍调整更为困难。背散射电子探头往往置于样品与物镜之间，推进推出操作麻烦且易引发探头和样品间碰撞，对探头造成损伤。对该位置的占有，也会给后期分析设备安装带来麻烦。随着能谱仪、EBSD性能的突飞猛进，背散射电子探头对成分及结构组成分析的作用大大衰减，且成本不低，信息量少，使用率低。个人观点：背散射探头连鸡肋都算不上，基本可以抛弃。[b][size=18px][color=#00b0f0]结束语[/color][/size][/b]探头是扫描电镜获取样品表面形貌信息的关键部件。其性能高低对形成样品高质量、高分辨的表面形貌像至关重要。探头主要有两大类：二次电子探头、背散射电子探头。传统的观点认为：二次电子探头主要用来接收样品的二次电子信息，背散射电子探头接收的是背散射电子信息。实践经验告诉我们这个观点并不正确。二次电子探头的图像性质取决于到达探头的信息组成。到达探头的信息以背散射电子信息为主则图像倾向背散射电子图像特性，二次电子信息为主则是二次电子的图像特性。高分辨场发射扫描电镜常规设计有两个二次电子探头，分别位于样品仓和镜筒内部。不同位置的探头获取样品表面形貌信息的组成差异很大。镜筒内探头获取的基本都是二次电子信息，样品仓探头则是以背散射电子为主的混合信息。改变工作距离对探头获取样品信息的影响极大，工作距离越小越有利于上探头获取样品的二次电子信息，大工作距离有利于样品仓探头获取样品的混合信息。工作距离对样品仓探头接收样品信息的影响并不是越大越好，而是有一个最佳工作位置。最佳工作位置设计的越合理，你获取的样品信息也就会越丰富。传统的半导体背散射电子探头由于需要较大的激发能，故能量较弱的二次电子很难在探头上产生信号，该探头获取的背散射电子图像较为纯净。早期的硅基P-N结半导体背散射探头激发能要求较高（10KV）所以它形成的图像呆板，细节分辨差，表面信息少，但Z衬度强烈，不易受荷电影响。高加速电压对充分获取样品表面信息不利，为了提高探头获取表面信息的能力，出现许多低电压背散射探头（CBS\YAG）。但个人认为：低电压背散射电子探头的成像效果不如样品仓探头来的细腻，设计合理的样品仓探头完全可以替代背散射探头的功能。要掌握好仪器设备，对各功能部件的充分认识是基础。希望通过本文，能和大家一起对扫描电镜的信息接收系统有个重新认识。对探头以及工作距离的正确选择必定会为你带来更为丰富的样品信息。[b]参考书籍：[/b]《扫描电镜与能谱仪分析技术》张大同2009年2月1日 华南理工出版社《微分析物理及其应用》 丁泽军等 2009年1月 中科大出版社《自然辩证法》 恩格斯 于光远等译 1984年10月 人民出版社《显微传》 章效峰 2015年10月 清华大学出版社日立S-4800冷场发射扫描电镜操作基础和应用介绍 高敞 2013年6月

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