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扫描电子显微镜的46个知识点(下)

   接上:扫描电子显微镜的46个知识点(中)

   22. 面像差为物镜中主要缺陷,不易校正,因偏离透镜光轴之电子束偏折较大,其成像点较沿轴电子束成像之高斯成像平面(Gauss image plane)距透镜为近。

  23. 散光像差由透镜磁场不对称而来,使电子束在二互相垂直平面之聚焦落在不同点上。散光像差一般用散光像差补偿器(stigmator)产生与散光像差大小相同、方向相反的像差校正,目前电子显微镜其聚光镜及物镜各有一组散光像差补偿器。

蔡司扫描电镜

  24. 光圈衍射像差(Aperture diffraction):由于电子束通过小光圈电子束产生衍射现象,使用大光圈可以改善。

  25. 色散像差(Chromatic aberration):因通过透镜电子束能量差异,使得电子束聚焦后并不在同一点上。

  26. 电子束和样品作用体积(interaction volume),作用体积约有数个微米(μm)深,其深度大过宽度而形状类似梨子。此形状乃源于弹性和非弹性碰撞的结果。低原子量的材料,非弹性碰撞较可能,电子较易穿进材料内部,较少向边侧碰撞,而形成梨子的颈部,当穿透的电子丧失能量变成较低能量时,弹性碰撞较可能,结果电子行进方向偏向侧边而形成较大的梨形区域。

  27. 在固定电子能量时,作用体积和原子序成反比,乃因弹性碰撞之截面积和原子序成正比,以致电子较易偏离原来途径而不能深入样品。

  28. 电子束能量越大,弹性碰撞截面积越小,电子行走路径倾向直线而可深入样品,作用体积变大。

  29. 电子束和样品的作用有两类,一为弹性碰撞,几乎没有损失能量,另一为非弹性碰撞,入射电子束会将部份能量传给样品,而产生二次电子、背向散射电子、俄歇电子、X光、长波电磁放射、电子-空位对等。这些信号可供SEM运用者有二次电子、背向散射电子、X光、阴极发光、吸收电子及电子束引起电流(EBIC) 等。

  30. 二次电子(Secondary Electrons):电子束和样品作用,可将传导能带(conduction band)的电子击出,此即为二次电子,其能量约 < 50eV。由于是低能量电子,所以只有在距离样品表面约50~500Å深度范围内所产生之二次电子,才有机会逃离样品表面而被侦测到。由于二次电子产生的数量,会受到样品表面起伏状况影响,所以二次电子影像可以观察出样品表面之形貌特征。

  31. 背向散射电子(Backscattered Electrons):入射电子与样品子发生弹性碰撞,而逃离样品表面的高能量电子,其动能等于或略小于入射电子的能量。背向散射电子产生的数量,会因样品元素种类不同而有差异,样品中平均原子序越高的区域,释放出来的背向散射电子越多,背向散射电子影像也就越亮,因此背向散射电子影像有时又称为原子序对比影像。由于背向散射电子产生于距样品表面约5000Å的深度范围内,由于入射电子进入样品内部较深,电子束已被散射开来,因此背向散射电子影像分辨率不及二次电子影像。

  32. X光:入射电子和样品进行非弹性碰撞可产生连续X光和特征X光,前者系入射电子减速所放出的连续光谱,形成背景决定最少分析之量,后者系特定能阶间之能量差,可藉以分析成分元素。

  33. 电子束引致电流(Electron-beam induced Current , EBIC):当一个p-n接面(Junction)经电子束照射后,会产生过多的电子-空位对,这些载子扩散时被p-n接面的电场收集,外加线路时即会产生电流。

  34. 阴极发光(Cathodoluminescence):当电子束产生之电子-空位对再结合时,会放出各种波长电磁波,此为阴极发光(CL),不同材料发出不同颜色之光。

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