材料測試與分析技術(shù)-82-掃描電鏡在材料研究中的應(yīng)用課件

8.1掃描電鏡工作原理、構(gòu)造和性能8.2掃描電鏡在材料研究中的應(yīng)用8.3波譜儀結(jié)構(gòu)及工作原理8.4能譜儀結(jié)構(gòu)及工作原理8.5電子探針分析方法及微區(qū)成分分析技術(shù)第八章掃描電子顯微分析8.1掃描電鏡工作原理、構(gòu)造和性能第八章掃描電子顯微分析8.2掃描電鏡在材料研究中的應(yīng)用8.2.1表面形貌襯度及其應(yīng)用表面形貌襯度是由于試樣表面形貌差別而形成的襯度。利用對試樣表面形貌變化敏感的物理信號作為顯像管的調(diào)制信號，可以得到形貌襯度圖像。形貌襯度的形成是由于某些信號如二次電子、背散射電子等，其強度是試樣表面傾角的函數(shù)，而試樣表面微區(qū)形貌差別實際上就是各微區(qū)表面相對于入射電子束的傾角不同，因此電子束在試樣上掃描時任何兩點的形貌差別，表現(xiàn)為信號強度的差別，從而在圖像中形成顯示形貌的襯度。二次電子像的襯度是最典型的形貌襯度。8.2掃描電鏡在材料研究中的應(yīng)用8.2.1表面形貌襯度及1）二次電子形貌襯度由于二次電子信號主要來自樣品表層5-l0nm深度范圍，它的強度與原子序數(shù)沒有明確的關(guān)系，而僅對微區(qū)刻面相對于入射電子束的位向十分敏感，且二次電子像分辨率比較高，所以特別適用于顯示形貌襯度。樣品上各小刻面位向不同，θ不同，產(chǎn)生二次電子的數(shù)量不同，則調(diào)制信號強度不同，圖像上明暗程度不同，即襯度不同。1）二次電子形貌襯度由于二次電子信號主要來自樣品表層5-l0(a)加偏壓前(b)加偏壓后加偏壓前后的二次電子收集情況

(a)加偏壓前(b)加偏入射電子束與試樣表面法線間夾角愈大，二次電子產(chǎn)額愈大。

入射電子束與試樣表面法線間夾角愈大，二次電子產(chǎn)額愈大。(a)入射角α(b)δ-α曲線二次電子產(chǎn)額δ與α的關(guān)系(a)入射角α一般來說，凸出的尖棱、小粒子、較陡斜面二次電子產(chǎn)額多，圖像亮；平面上二次電子產(chǎn)額小，圖像暗；凹面圖像暗。一般來說，凸出的尖棱、小粒子、較陡斜面二次電子產(chǎn)額多，圖像亮2）背散射電子形貌襯度

背散射電子來自樣品表層幾百納米范圍，也可用來顯示樣品表面形貌，但因它是在一個較大的作用體積內(nèi)激發(fā)出來的，成像單元變大(大于入射電子束斑直徑)，分辨率低。同時，背散射電子能量高，以直線軌跡逸出樣品表面，對背向檢測器的樣品表面，無法收集到背散射電子而成一片陰影，圖像襯度大，會掩蓋許多細節(jié)。2）背散射電子形貌襯度背散射電子來自樣品表層幾百納米范圍3）表面形貌襯度的應(yīng)用

基于二次電子像(表面形貌襯度)的分辨率比較高且不易形成陰影等諸多優(yōu)點，使其成為掃描電鏡應(yīng)用最廣的一種方式，尤其在失效工件的斷口檢測、磨損表面觀察以及各種材料形貌特征觀察上，已成為目前最方便、最有效的手段。3）表面形貌襯度的應(yīng)用基于二次電子像(表面形貌襯度)的分a．材料表面形態(tài)（組織）觀察a．材料表面形態(tài)（組織）觀察材料測試與分析技術(shù)-82-掃描電鏡在材料研究中的應(yīng)用課件b．?dāng)嗫谛蚊灿^察b．?dāng)嗫谛蚊灿^察材料測試與分析技術(shù)-82-掃描電鏡在材料研究中的應(yīng)用課件c．磨損表面形貌觀察c．磨損表面形貌觀察d．納米結(jié)構(gòu)材料形態(tài)觀察d．納米結(jié)構(gòu)材料形態(tài)觀察e．生物樣品的形貌觀察e．生物樣品的形貌觀察材料測試與分析技術(shù)-82-掃描電鏡在材料研究中的應(yīng)用課件8.2.2原子序數(shù)襯度及其應(yīng)用原子序數(shù)襯度是由于試樣表面物質(zhì)原子序數(shù)（或化學(xué)成分）差別而形成的襯度。利用對試樣表面原子序數(shù)（或化學(xué)成分）變化敏感的物理信號作為顯像管的調(diào)制信號，可以得到原子序數(shù)襯度圖像。背散射電子像、吸收電子像的襯度都含有原子序數(shù)襯度，而特征X射線像的襯度就是原子序數(shù)襯度。8.2.2原子序數(shù)襯度及其應(yīng)用原子序數(shù)襯度是由于試樣表面物背散射電子背散射電子能量較高，離開樣品表面后沿直線軌跡運動。故檢測到的信號強度遠低于二次電子，因而粗糙表面的原子序數(shù)襯度往往被形貌襯度所掩蓋。為此，對于顯示原子序數(shù)襯度的樣品，應(yīng)進行磨平和拋光，但不能浸蝕。樣品表面平均原子序數(shù)大的微區(qū)，背散射電子信號強度較高，而吸收電子信號強度較低，因此，背散射電子像與吸收電子像的襯度正好相反。可以根據(jù)背散射電子像的亮暗襯度來判斷相應(yīng)區(qū)域原子序數(shù)的相對高低，對金屬及其合金進行顯微組織分析。背散射電子背散射電子能量較高，離開樣品表面后沿直線軌跡運動。原子序數(shù)襯度像原子序數(shù)襯度像ZrO2-Al2O3-SiO2系耐火材料的背散射電子成分像，1000×由于ZrO2相平均原子序數(shù)遠高于Al2O3相和SiO2

相，所以圖中白色相為斜鋯石，小的白色粒