当前课程知识点：材料现代研究方法 > 第十章 扫描电子显微镜 > 10.5 原子序数衬度原理及其应用 > 原子序数衬度原理及其应用
同学你好
我们这节课来学习原子序数衬度原理及其应用
这部分主要为大家介绍
背散射电子衬度原理
和吸收电子衬度原理及其应用
我们首先来看一下
背散射电子衬度原理及其应用
背散射电子的信号
既可以用作形貌分析
也可以用作成分分析
在进行晶体结构分析时
背散射电子信号的强弱
是造成通道花样衬度的原因
下面主要讨论背散射电子信号
引起形貌衬度和成分衬度的原理
我们首先来看一下
背散射电子形貌衬度的特点
用背散射电子信号
进行形貌分析时
其分辨率要远比二次电子要低
因为背散射电子
是在一个较大的作用体积内
被入射电子激发出来的
成像单元变大
是分辨率降低的主要原因
此外背散射电子的能量很高
它们以直线轨迹
逸出样品表面
对于背向检测器的样品表面
因检测器无法收集到背散射电子
而变成一片阴影
因此在图像上会显示出很强的衬度
衬度太大则会失去细节的层次
不利于分析
当我们使用二次电子信号做形貌分析时
可以在检测器的收集栅上
加以一定大小的正电压
以吸引能量较低的二次电子
使它们以弧形的路线
进入到闪烁体内
这样在样品表面
某些背向检测器
或者凹坑等部位
逸出的二次电子
也能够对成像有所贡献
这样图像的层次
也就是这个图像的景深会增加
细节是非常清晰的
虽然
背散射电子也能够进行形貌分析
但是它的分析效果是远远不及二次电子的成像效果的
因此在没有特殊要求的形貌分析时
通常是不用背散射电子信号来进行成像的
这张图
是给出了背散射电子原子序数衬度的原理图
从这个图中可以看出原子序数Z
和背散射电子产额之间的关系曲线
我们可以看到原子序数Z小于40的时候
背散射电子的产额
对原子序数是十分敏感的
在进行分析时
样品上原子序数较高的区域中
由于收集到背散射电子数量较多
故在荧光屏上的图像较亮
因此利用原子序数造成的衬度变化
可以对各种金属和合金进行定性的成分分析
样品中的重元素区相对于图像上是亮区
而轻元素则是暗区
对于背散射电子
进行成分分析时
为了避免形貌衬度
对原子序数衬度的干扰
被分析的样品
只是进行抛光
而不需要进行腐蚀
对于有些既进行成分分析
又要进行形貌分析的样品
则是采用对称分布的一对检测器
来收集样品同一个部位的背散射电子的信号
然后把两个检测器收集到的信号
输入到计算机处理
分别得到放大的形貌信号和成分信号
这张图就是示意地说明了这种背散射电子检测器的
工作原理
我们可以看到在图中的A和B
表示是一对半导体硅的检测器
如果是成分不均匀
但表面抛光完整的样品
我们来做成分分析时
那么AB检测器它收集到的信号的大小是相同的
这个时候
如果我们把AB的两个信号进行叠加的话
那么它所得到的信号
就是放大了一倍的成分相
如果我们把AB的信号进行相减的话
这样时候得到了是一条这个水平线
则是表示抛光表面的形貌
而对于第二种这种均一成分
但是表面
是有起伏的
这样的样品来做形貌分析时
那么这个时候的这个P点的话
它处于探测器A的正面
使A收集到的信号是较强的
P点背向检测器B
这样使得B收集到较弱的信号
这个时候如果把AB信号进行相加的话
我们可以看到二者是正好抵消了
这个就是成分像
如果我把AB信号进行相减
那么信号就会放大成相对应的形貌像
而对于第三种
样品的成分既不均匀
表面又不光滑
同样是相加是为成分像
而相减是为形貌像
利用原子序数衬度来分析晶界上
或者是晶粒内部
不同种类的析出相是十分有效的
因为析出相的成分不同
激发出来的背散射电子的数量也是不同的
从而使得扫描电子显微镜
显微图像上
会出现亮度上的差别
从亮度上的差别
就可以根据样品的原始资料
来定性的判断出
析出物物相的类型
好 我们再来看一下吸收电子衬度原理及其应用
吸收电子的产额与背散射电子相反
样品的原子序数越小
背散射电子则越少
相应的吸收电子则越多
如果样品中的原子序数越大
那么背散射电子越多
吸收电子则越少
因此吸收电子像的衬度
是与背散射电子和二次电子像的衬度是互补的
实际上二次电子的信号
与原子序数并没有明显的关系
因此我们可以认为
背散射电子像和吸收电子像的衬度是正好相反的
我们前面讲过
电流强度I0是等于二次电子的电流强度Is
加上背散射电子的电流强度Ib
加上吸收电子的电流强度Ia
再加上透射电子电流强度It
如果样品较厚的时候
那么透射电子的电流强度It是等于0的
这个时候的话
那么我们的Is加上Ib加上Ia是等于I0的
因此背散射电子图像上的亮区
在相应的吸收电子图像上
必定是暗区
这张图
给出了同一个位置
背散射电子和吸收电子所成的像
二者衬度是正好互补的
好 这节课我们就介绍到这里
-1.1 晶体、空间点阵及晶体学参数
-1.2 倒易点阵
--布拉菲点阵
-1.3 晶体的宏观对称
--晶体的宏观对称
-1.4 晶体的微观对称
--晶体的微观对称
-1.5 倒易点阵
--倒易点阵
-1.6 倒易点阵的应用
--倒易点阵的应用
-1.7 晶体投影
--晶体投影
-1.8 晶体投影的应用
--晶体投影的应用
-1.9 单晶体标准投影图
--单晶体标准投影图
-1.9 单晶体标准投影图--作业
-2.1 X射线的产生
--X射线的产生
-2.2 X射线与物质的相互作用
-2.3 X射线的吸收限与滤波片
-2.4 连续X射线
--连续X射线
-2.5 特征X射线
--特征X射线
-2.5 特征X射线--作业
-3.1 一个电子对X射线的散射
-3.2 一个原子对X射线的散射
-3.3 简单晶体对X 射线的衍射
-3.4 复杂晶体对X射线的衍射
-3.5 爱瓦德作图法
--爱瓦德作图法
-3.5 爱瓦德作图法--作业
-4.1 粉末照相法
--粉末照相法
-4.2 多晶衍射仪
--多晶衍射仪
-4.3 多晶体衍射峰特征
--多晶体衍射峰特征
-4.4 多晶体衍射峰强度
--多晶体衍射峰强度
-4.5 多晶体花样分析
--多晶体花样分析
-4.5 多晶体花样分析--作业
-5.1 晶块尺寸与微观应力的宽化
-5.2 晶胞常数的精确确定
-5.3 宏观应力的测定
--宏观应力的测定
-5.4 织构的表征
--织构的表征
-5.5 织构的测定
--织构的测定
-5.6 织构分析
--织构分析
-5.7 物相定性分析
--物相定性分析
-5.8 物相定量分析
--物相定量分析
-5.8 物相定量分析--作业
-6.1 电子波与电磁透镜
--电子波与电磁透镜
-6.2 电磁透镜的像差与分辨率
-6.3 电磁透镜的景深和焦长
-6.3 电磁透镜的景深和焦长--作业
-7.1 透射电子显微镜的结构与成像原理
-7.2 透射电子显微镜主要部件的结构与工作原理
-7.3 透射电子显微镜分辨率和放大倍数的测定
-7.4 透射电子显微镜样品制备
-7.4 透射电子显微镜样品制备--作业
-8.1 概述
--概述
-8.2 电子衍射原理
--电子衍射原理
-8.3 晶带定律与零层倒易截面
-8.4 倒易阵点的扩展与偏移矢量
-8.5 倒易阵点与电子衍射图的关系
-8.6 衍射斑点指数化
--衍射斑点指数化
-8.7 选区电子衍射
--选区电子衍射
-8.8 单晶电子衍射花样的标定
-8.9 复杂电子衍射花样的标定
-8.9 复杂电子衍射花样的标定--作业
-9.1 衍射衬度成像原理
--衍射衬度成像原理
-9.2 消光距离
--消光距离
-9.3 衍衬运动学
--衍衬运动学
-9.4 衍衬动力学简介
--衍衬动力学简介
-9.5 晶体缺陷分析
--晶体缺陷分析
-9.5 晶体缺陷分析--作业
-10.1 电子束与固体样品作用时产生的信号
-10.2 扫描电子显微镜的构造和工作原理
-10.3 扫描电子显微镜的主要性能
-10.4 表面形貌衬度原理及其应用
-10.5 原子序数衬度原理及其应用
-10.6 电子探针仪的结构与工作原理
-10.7 电子探针仪的分析方法及应用
-10.7 电子探针仪的分析方法及应用--作业
