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    掃描電子顯微鏡的46個知識點(下)

       接上:掃描電子顯微鏡的46個知識點(中)

       22. 面像差為物鏡中主要缺陷,不易校正,因偏離透鏡光軸之電子束偏折較大,其成像點較沿軸電子束成像之高斯成像平面(Gauss image plane)距透鏡為近。

      23. 散光像差由透鏡磁場不對稱而來,使電子束在二互相垂直平面之聚焦落在不同點上。散光像差一般用散光像差補償器(stigmator)產生與散光像差大小相同、方向相反的像差校正,目前電子顯微鏡其聚光鏡及物鏡各有一組散光像差補償器。

    蔡司掃描電鏡

      24. 光圈衍射像差(Aperture diffraction):由于電子束通過小光圈電子束產生衍射現象,使用大光圈可以改善。

      25. 色散像差(Chromatic aberration):因通過透鏡電子束能量差異,使得電子束聚焦后并不在同一點上。

      26. 電子束和樣品作用體積(interaction volume),作用體積約有數個微米(μm)深,其深度大過寬度而形狀類似梨子。此形狀乃源于彈性和非彈性碰撞的結果。低原子量的材料,非彈性碰撞較可能,電子較易穿進材料內部,較少向邊側碰撞,而形成梨子的頸部,當穿透的電子喪失能量變成較低能量時,彈性碰撞較可能,結果電子行進方向偏向側邊而形成較大的梨形區域。

      27. 在固定電子能量時,作用體積和原子序成反比,乃因彈性碰撞之截面積和原子序成正比,以致電子較易偏離原來途徑而不能深入樣品。

      28. 電子束能量越大,彈性碰撞截面積越小,電子行走路徑傾向直線而可深入樣品,作用體積變大。

      29. 電子束和樣品的作用有兩類,一為彈性碰撞,幾乎沒有損失能量,另一為非彈性碰撞,入射電子束會將部份能量傳給樣品,而產生二次電子、背向散射電子、俄歇電子、X光、長波電磁放射、電子-空位對等。這些信號可供SEM運用者有二次電子、背向散射電子、X光、陰極發光、吸收電子及電子束引起電流(EBIC) 等。

      30. 二次電子(Secondary Electrons):電子束和樣品作用,可將傳導能帶(conduction band)的電子擊出,此即為二次電子,其能量約 < 50eV。由于是低能量電子,所以只有在距離樣品表面約50~500Å深度范圍內所產生之二次電子,才有機會逃離樣品表面而被偵測到。由于二次電子產生的數量,會受到樣品表面起伏狀況影響,所以二次電子影像可以觀察出樣品表面之形貌特征。

      31. 背向散射電子(Backscattered Electrons):入射電子與樣品子發生彈性碰撞,而逃離樣品表面的高能量電子,其動能等于或略小于入射電子的能量。背向散射電子產生的數量,會因樣品元素種類不同而有差異,樣品中平均原子序越高的區域,釋放出來的背向散射電子越多,背向散射電子影像也就越亮,因此背向散射電子影像有時又稱為原子序對比影像。由于背向散射電子產生于距樣品表面約5000Å的深度范圍內,由于入射電子進入樣品內部較深,電子束已被散射開來,因此背向散射電子影像分辨率不及二次電子影像。

      32. X光:入射電子和樣品進行非彈性碰撞可產生連續X光和特征X光,前者系入射電子減速所放出的連續光譜,形成背景決定最少分析之量,后者系特定能階間之能量差,可藉以分析成分元素。

      33. 電子束引致電流(Electron-beam induced Current , EBIC):當一個p-n接面(Junction)經電子束照射后,會產生過多的電子-空位對,這些載子擴散時被p-n接面的電場收集,外加線路時即會產生電流。

      34. 陰極發光(Cathodoluminescence):當電子束產生之電子-空位對再結合時,會放出各種波長電磁波,此為陰極發光(CL),不同材料發出不同顏色之光。

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