掃描電鏡與能譜儀分析技術(shù)

前言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，掃描電子顯微技術(shù)和X射線微區(qū)分析已成為檢測(cè)物質(zhì)性能的重要手段。我國(guó)目前已擁有相當(dāng)數(shù)量的掃描電鏡和能譜儀，今后將會(huì)有更多的單位裝備這類先進(jìn)儀器。掃描電鏡和能譜儀用于金屬、陶瓷、高分子、水泥、半導(dǎo)體、化工、礦產(chǎn)、紙張、食品等材料的顯微形貌觀察、相組織與晶體結(jié)構(gòu)分析、微區(qū)化學(xué)成分檢測(cè)等，對(duì)零部件的失效分析、納米或復(fù)合新材料的表征，是不可替代的設(shè)備。電子顯微分析應(yīng)用隊(duì)伍也在不斷壯大，均需要有合適的參考書(shū)籍以深入了解儀器的物理本質(zhì)、工作原理、主要結(jié)構(gòu)和實(shí)際應(yīng)用。本書(shū)包含了上述基本內(nèi)容，另外，對(duì)近年來(lái)電子顯微分析技術(shù)的新進(jìn)展，如低電壓操作、可變壓力、環(huán)境掃描、電子背散射衍射、硅漂移探測(cè)器等，均做了詳實(shí)的介紹。對(duì)于能譜儀的應(yīng)用和樣品制備技術(shù)，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提供切實(shí)可行的指導(dǎo)和建議。本書(shū)對(duì)于儀器使用、學(xué)生培養(yǎng)、科研工作上水平都是非常必要的。本書(shū)為適合不同專業(yè)和水平的讀者使用，盡量減少繁瑣的理論細(xì)節(jié)和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，力求深入淺出地闡明問(wèn)題，并結(jié)合多年的工作經(jīng)驗(yàn)，在儀器應(yīng)用方面提供行之有效的建議。本書(shū)不僅適合作為高校教材，而且對(duì)于工礦、企業(yè)和公司等用戶也是一本技術(shù)性和實(shí)用性強(qiáng)的專業(yè)參考書(shū)。作者在此衷心感謝分析測(cè)試中心李家明、陳永鏗工程師的有益討論和提供的照片；感謝郭莉萍與吳東曉等同事在出書(shū)過(guò)程中的幫助和支持；感謝材料學(xué)院王輝、焦東玲老師，曹輝亮、胡仁宗等博士生對(duì)原稿的編輯工作。中山大學(xué)測(cè)試中心趙文霞老師審閱了部分章節(jié)，在此深表謝意。由于作者水平有限，內(nèi)容難免有錯(cuò)誤和不妥之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書(shū)是關(guān)于掃描電子顯微鏡和x-射線能譜議的專著，全書(shū)共十章。第一章至第七章介紹掃描電鏡基礎(chǔ)知識(shí)、電子束與樣品的相互作用、工作原理與結(jié)構(gòu)、圖像襯度與成因、圖像質(zhì)量與操作要點(diǎn)、幾種成像技術(shù)、電鏡安裝與驗(yàn)收；第八章與第九章分別介紹能譜儀的結(jié)構(gòu)、原理和應(yīng)用技術(shù)；第十章為樣品制備。    全書(shū)以實(shí)用為目的，結(jié)合材料學(xué)科的特點(diǎn)，在理論闡述基礎(chǔ)上，提供切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。    本書(shū)可供在金屬、高分子、無(wú)機(jī)、機(jī)械、微電子、半導(dǎo)體、礦物、化工、造紙等領(lǐng)域從事研究、生產(chǎn)的科技人員及大專院校師生參考。

書(shū)籍目錄

第一章 基礎(chǔ)知識(shí)  一、分辨率和光的衍射  二、電子波和電磁透鏡  三、電磁透鏡的像差  四、幾種顯微鏡的比較  小結(jié)第二章 電子束與樣品的相互作用  一、散射  二、相互作用區(qū)  三、樣品受激發(fā)出射的主要信號(hào)  小結(jié)第三章 掃描電鏡的工作原理和結(jié)構(gòu)  一、常用概念  二、掃描電鏡的結(jié)構(gòu)  三、掃描電鏡分類  小結(jié)第四章 掃描電鏡圖像襯度和成因  一、形貌襯度  二、成分襯度  小結(jié)第五章 掃描電鏡圖像質(zhì)量和操作要點(diǎn)  一、襯度閾  二、分辨率限度  三、電子束斑直徑與束流的關(guān)系  四、操作要點(diǎn)  小結(jié)第六章 掃描電鏡幾種成像與衍射技術(shù)  一、低電壓成像技術(shù)  二、低真空成像技術(shù)  三、環(huán)境掃描成像技術(shù)  四、電子背散射衍射技術(shù)  小結(jié)第七章 掃描電鏡的安裝和驗(yàn)收  一、安裝  二、驗(yàn)收  小結(jié)第八章 X射線能譜儀  一、x射線的產(chǎn)生和與物質(zhì)的相互作用  二、能譜儀的結(jié)構(gòu)  三、工作原理  四、能譜儀的分析特點(diǎn)與應(yīng)用  五、能譜儀的安裝和驗(yàn)收  六、X射線分析限度  七、硅漂移探測(cè)器  小結(jié)第九章 X射線能譜儀分析技術(shù)  一、與采譜有關(guān)的幾個(gè)參數(shù)  二、電鏡加速電壓的選擇  三、X射線吸收程  四、定性分析  五、定量分析  六、顆粒檢測(cè)技術(shù)  七、能譜儀的維護(hù)和校準(zhǔn)  八、能譜儀與波譜儀的比較  小結(jié)第十章 樣品制備技術(shù)  一、取樣  二、清潔  三、安裝  四、樣品截面的制備  五、鍍膜  六、微區(qū)成分分析樣品制備技術(shù)  小結(jié)  參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：為了觀察0.5 ％的襯度值必須利用10A的束流，若仍利用10A的束流，其0.5 ％的襯度均消失在背景噪聲中。因此為了使低襯度能夠成像，只好加大束流以滿足上式要求，但這必須付出代價(jià)，即只能用較大束斑尺寸工作，圖像的分辨率會(huì)顯著降低，微小細(xì)節(jié)無(wú)法辨認(rèn)，這點(diǎn)將在后面討論。二、分辨率限度分辨率是掃描電鏡的重要指標(biāo)，通常定義為可分辨開(kāi)的兩個(gè)最近物點(diǎn)的距離。通常利用測(cè)量分辨率的標(biāo)準(zhǔn)樣品，拍攝二次電子像，在圖像上測(cè)量可分辨開(kāi)的兩個(gè)最近像點(diǎn)的間距6min。（見(jiàn)圖5—1），除以放大倍率M，即為分辨率尺：電子束與樣品相互作用過(guò)程中產(chǎn)生的各種物理信號(hào)來(lái)自不同的取樣深度，選用不同的信號(hào)成像，就會(huì)得到不同的分辨率。二次電子能量低，一般小于50eV，在樣品中穿行的平均自由程不足10nm，只能從表面淺層里出射，在這個(gè)區(qū)域里，入射電子與樣品原子僅發(fā)生有限次數(shù)的散射，基本上未經(jīng)橫向擴(kuò)散就激發(fā)出大量二次電子。因此，認(rèn)為在樣品上方檢測(cè)到的二次電子主要來(lái)自與掃描束斑直徑相當(dāng)?shù)膮^(qū)域。在理想情況下，二次電子像的分辨率應(yīng)等于束斑直徑。另外，二次電子對(duì)微區(qū)形貌最敏感，所以掃描電鏡分辨率的確定是以二次電子像為依據(jù)，各生產(chǎn)廠家均遵循這個(gè)規(guī)定，二次電子像的分辨率即為掃描電鏡分辨率。分辨率是衡量?jī)x器性能的一個(gè)重要的綜合性指標(biāo)，在掃描電鏡中，最終獲得的分辨率受4個(gè)主要因素的限制：①儀器的電子光學(xué)性能；②樣品／探測(cè)器系統(tǒng)所產(chǎn)生的襯度；③樣品中信號(hào)的取樣區(qū)范圍；④周圍環(huán)境的影響。下面進(jìn)行詳細(xì)討論。1.電子光學(xué)限度電子光學(xué)系統(tǒng)的作用是將直徑d。的電子源逐級(jí)縮小，提供一個(gè)直徑最小的掃描束斑dmin和最大的束流imin，以滿足圖像分辨率和襯度要求。在理想狀態(tài)下，如果電子光學(xué)系統(tǒng)的縮小倍率M足夠大，就可以獲得無(wú)限小的最終掃描束斑dp，電鏡的分辨率非常高。

編輯推薦

《掃描電鏡與能譜儀分析技術(shù)》可供在金屬、高分子、無(wú)機(jī)、機(jī)械、微電子、半導(dǎo)體、礦物、化工、造紙等領(lǐng)域從事研究、生產(chǎn)的科技人員及大專院校師生參考。

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