电子束表面改性技术

扫描电镜

扫描电镜利用从块状样品表面收集到的信号电子成像，因此相当于一种“反射式”显微镜（个别情况下也可采用透射模式）。

结构

它包括三个重要的组成部分。

1.能产生作特殊运动的电子束的部件——电子光学系统。

2.电子束与样品相互作用的场所——样品室。

3.信号的收集、处理和显示系统。

成像原理

从电子枪发出的电子束（相当于直径为30～50微米的有效光源）在1～30千伏加速电压的作用下进入透镜区；经过几个透镜的作用后会聚成直径仅为几十埃的细电子束，通常称为电子探针；在物镜上方的扫描线圈控制电子束在样品表面作光栅状扫描；被加速的高能电子在样品室中与样品相互作用，从而产生各种信号。样品室较大，样品在其中可作各方向的移动和旋转。此外，大样品室还便于安装各种附件，检测各种不同的信号。

收集不同的信号可以实现不同的实验目的。扫描电镜的功能主要是显示样品表面的形貌，所收集的大部分是非弹性散射电子激发的二次电子及部分背散射电子。二次电子的强度分布与样品表面形态密切相关，有较高的分辨率，这些信号电子被闪烁体检测，经光导管、光电倍增管和放大器等作用后，形成信号电压加到显像管的栅极上。信号电压控制着荧光屏上光点的亮度。显像管中的电子束与镜筒中电子束呈同步扫描，荧光屏上就能出现一幅代表样品表面形貌的二次电子像。这种像是逐点形成的，所以用于观察的显像管应有长余辉荧光屏，而用于记录的显像管则应是短余辉的。

性能和特点

扫描电镜的优点是：景深长，图像富有立体感；图像放大倍率的连续可变范围大；二次电子像的分辨率可达50埃或更佳；样品制备技术简单，不必作超薄处理，而且电子辐照引起的样品损伤和污染也较小。在扫描电镜上装配各种附件后，还可获得高分辨率的样品表面形貌，提供通道图样（确定晶体取向）、任何部位的元素分析和元素分布图、样品反射及透射模式的荧光图像等功能效用。所用的信号电子主要有二次电子、背散射电子、特征X射线、阴极荧光和俄歇电子。