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电子显微镜利用电子成像

电子显微镜利用电子成像，类似于光学显微镜使用可见光成像。由于电子的波长远小于光的波长，所以电子显微镜的分辨率要高于光学显微镜的分辨率。扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）,简称扫描电镜，已成为功能强、用途广的材料表征工具，已广泛应用于材料，冶金，矿物，生物学等领域，如图1所示为蔡司场发射扫描电镜。SEM主要组成部分是：电子光学系统，信号收集处理系统，图像显示和记录系统，真空系统，电源及控制系统等。

影响扫描电镜的分辨本领的主要因素

影响扫描电镜的分辨本领的主要因素有:

A.入射电子束光斑直径:扫描电镜分辨能力的极限一般来说,热阴极电子的小束斑直径可以减小到6nm,场发射电子可以使束斑直径小于3nm

B.入射电子束在样品中的膨胀效应:扩散程度取决于入射电子的能量和样品的原子序数束流能量越高,样品的原子序数越小,电子束的相互作用体积越大,信号产生区域随电子束的扩散而增大,从而降低了分辨率

C.使用的成像方式和调制信号:当二次电子作为调制信号时,由于其能量低(小于50ev),平均自由程短(10~100 nm左右),只有表面50-100nm范围内的二次电子才能从样品表面逸出,散射次数非常有限基本上不向侧面延伸,所以二次电子像的分辨率大约等于束斑直径.

冷场发射式电子的优缺点

要从极细的钨针尖场发射电子，金属表面必需完全干净，无任何外来材料的原子或分子在其表面，即使只有一个外来原子落在表面亦会降低电子的场发射，所以场发射电子必需保持超高真空度，来防止钨阴极表面累积原子。由于超高真空设备价格极为高昂，所以一般除非需要高分辨率SEM，否则较少采用场发射电子。

冷场发射式大的优点为电子束直径，亮度，因此影像分辨率优。能量散布，故能改善在低电压操作的效果。为避免针尖被外来气体吸附，而降低场发射电流，并使发射电流不稳定，冷场发射式电子必需在10-10 torr的真空度下操作，虽然如此，还是需要定时短暂加热针尖至2500K(此过程叫做flashing)，以去除所吸附的气体原子。它的另一缺点是发射的总电流。

背向散射电子(BackscatteredElectr)

背向散射电子(Backscattered Electr)：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5000?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。