扫描电子显微镜用途简述

　　扫描电子显微镜用途简述

　　最基本的功能是对各种固体样品表面进行高分辨形貌观察。大景深图像是扫描电镜观察的特色，例如：生物学，植物学，地质学，冶金学等等。观察可以是一个样品的表面，也可以是一个切开的面，或是一个断面。冶金学家已兴奋地直接看到原始的或磨损的表面。可以很方便地研究氧化物表面，晶体的生长或腐蚀的缺陷。它一方面可更直接地检查纸，纺织品，自然的或制备过的木头的细微结构，生物学家可用它研究小的易碎样品的结构。例如：花粉颗粒，硅藻和昆虫。另一方面，它可以拍出与样品表面相应的立体感强的照片。

　　在扫描电镜应用中，很多集中在半导体器件和集成电路方面，它可以很详细地检查器件工作时局部表面电压变化的实际情况，这是因为这种变化会带来象的反差的变化。焊接开裂和腐蚀表面的细节或相互关系可以很容易地观察到。利用束感生电流，可以观测半导体P—N结内部缺陷。

　　电子束与样品作用区内，还发射与样品物质其他性质有关信号。例如：与样品化学成分分布相关的，背散射电子，特征X射线，俄歇电子，阴极荧光，样品吸收电流等；与样品晶体结构相关的，背散射电子衍射现象的探测；与半导体材料电学性能相关的，二次电子信号、电子束感生电流信号；在观察薄样品时产生的透射电子信号等。目前分别有商品化的探测器和装置可安装在扫描电镜样品分析室，用于探测和定性定量分析样品物质的相关信息。

　　扫描电子显微镜对于固体材料的研究应用非常广泛，没有任何一种仪器能够和其相提并论。对于固体材料的全面特征的描述，扫描电子显微镜是至关重要的。

　　具体功能用途归纳如下：

　　1、扫描电镜追求固体物质高分辨的形貌，形态图像(二次电子探测器SEI)-形貌分析(表面几何形态，形状，尺寸)

　　2、显示化学成分的空间变化，基于化学成分的相鉴定---化学成分像分布，微区化学成分分析

　　1)用x射线能谱仪或波谱(EDSorWDS)采集特征x射线信号，生成与样品形貌相对应的，元素面分布图或者进行定点化学成分定性定量分析，相鉴定。

　　2)利用背散射电子BSE)基于平均原子序数(一般和相对密度相关)反差，生成化学成分相的分布图像；

　　3)利用阴极荧光，基于某些痕量元素(如过渡金属元素，稀土元素等)受电子束激发的光强反差，生成的痕量元素分布图像。

　　4)利用样品电流，基于平均原子序数反差，生成的化学成分相的分布图像，该图像与背散射电子图像亮暗相反。

　　5)利用俄歇电子，对样品物质表面1nm表层进行化学元素分布的定性定理分析，

　　3、在半导体器件(IC)研究中的特殊应用：

　　1)利用电子束感生电流EBIC进行成像，可以用来进行集成电路中pn结的定位和损伤研究

　　2)利用样品电流成像，结果可显示电路中金属层的开、短路，因此电阻衬度像经常用来检查金属布线层、多晶连线层、金属到硅的测试图形和薄膜电阻的导电形式。

　　3)利用二次电子电位反差像，反映了样品表面的电位，从它上面可以看出样品表面各处电位的高低及分布情况，特别是对于器件的隐开路或隐短路部位的确定尤为方便。

　　4、利用背散射电子衍射信号对样品物质进行晶体结构(原子在晶体中的排列方式)，晶体取向分布分析，基于晶体结构的相鉴定。

　　以上是扫描电子显微镜的主要功能。同时扫描电子显微镜还可以作为显微操作平台，可接配纳米机械手、微机械探针、接配离子枪等装置，进行离子切割加工，纳米操作，微区尺度物理化学性质测量；为适应材料的动态观察和材料所处环境，可配置特殊样品台，如机械拉伸台、高温样品台、低温样品台，样品分析室充入可与样品发生物理化学反应的特殊气体。

　　小结：

　　扫描电镜通常至少有一个探测器(一般为二次电子探测器SEI)，很多都配有额外的探测器，如EDS,BSE,WDS,EBSD,CL等等，但特定仪器的特殊功能强烈依赖于合适的探测器，同时探测器的安装角度即样品分析室的专业设计，对于分析效果影响重大。深入了解各种功能机理，才能获得最佳的电子显微分析质量。

　　市场扫描电镜型号规格繁多，从经济角度考虑，并非所有型号都设计成全能分析型。用户须根据对样品的观察分析需要，选择合适的扫描电镜。