1、結構差異:
主要體現在樣品在電子束光路中的位置不同。透射電鏡的樣品在電子束中間,電子源在樣品上方發射電子,經過聚光鏡,然後穿透樣品後,有後續的電磁透鏡繼續放大電子光束,最後投影在熒光螢幕上;掃描電鏡的樣品在電子束末端,電子源在樣品上方發射的電子束,經過幾級電磁透鏡縮小,到達樣品。當然後續的訊號探側處理系統的結構也會不同,但從基本物理原理上講沒什麼實質性差別。
2、基本工作原理:
透射電鏡:電子束在穿過樣品時,會和樣品中的原子發生散射,樣品上某一點同時穿過的電子方向是不同,這樣品上的這一點在物鏡1-2倍焦距之間,這些電子透過過物鏡放大後重新匯聚,形成該點一個放大的實像,這個和凸透鏡成像原理相同。這裡邊有個反差形成機制理論比較深就不講,但可以這麼想象,如果樣品內部是絕對均勻的物質,沒有晶界,沒有原子晶格結構,那麼放大的影象也不會有任何反差,事實上這種物質不存在,所以才會有這種儀器存在的理由。
掃描電鏡:電子束到達樣品,激發樣品中的二次電子,二次電子被探測器接收,透過訊號處理並調製顯示器上一個像素髮光,由於電子束斑直徑是奈米級別,而顯示器的畫素是100微米以上,這個100微米以上畫素所發出的光,就代表樣品上被電子束激發的區域所發出的光。實現樣品上這個物點的放大。如果讓電子束在樣品的一定區域做光柵掃描,並且從幾何排列上一一對應調製顯示器的畫素的亮度,便實現這個樣品區域的放大成像。
3、對樣品要求
(1)掃描電鏡
SEM制樣對樣品的厚度沒有特殊要求,可以採用切、磨、拋光或解理等方法將特定剖面呈現出來,從而轉化為可以觀察的表面。這樣的表面如果直接觀察,看到的只有表面加工損傷,一般要利用不同的化學溶液進行擇優腐蝕,才能產生有利於觀察的襯度。不過腐蝕會使樣品失去原結構的部分真實情況,同時引入部分人為的干擾,對樣品中厚度極小的薄層來說,造成的誤差更大。
(2)透射電鏡
由於TEM得到的顯微影象的質量強烈依賴於樣品的厚度,因此樣品觀測部位要非常的薄,例如儲存器器件的TEM樣品一般只能有10~100nm的厚度,這給TEM制樣帶來很大的難度。初學者在制樣過程中用手工或者機械控制磨製的成品率不高,一旦過度削磨則使該樣品報廢。TEM制樣的另一個問題是觀測點的定位,一般的制樣只能獲得10mm量級的薄的觀測範圍,這在需要精確定位分析的時候,目標往往落在觀測範圍之外。目前比較理想的解決方法是透過聚焦離子束刻蝕(FIB)來進行精細加工。
擴充套件資料:
透射電子顯微鏡的成像原理 可分為三種情況:
(1)吸收像:當電子射到質量、密度大的樣品時,主要的成相作用是散射作用。樣品上質量厚度大的地方對電子的散射角大,透過的電子較少,像的亮度較暗。早期的透射電子顯微鏡都是基於這種原理。
(2)衍射像:電子束被樣品衍射後,樣品不同位置的衍射波振幅分佈對應於樣品中晶體各部分不同的衍射能力,當出現晶體缺陷時,缺陷部分的衍射能力與完整區域不同,從而使衍射波的振幅分佈不均勻,反映出晶體缺陷的分佈。
(3)相位像:當樣品薄至100乓韻率保繾湧梢源┕罰ǖ惱穹浠梢院雎裕上窶醋雜諳轡壞謀浠? 參考資料:
1、結構差異:
主要體現在樣品在電子束光路中的位置不同。透射電鏡的樣品在電子束中間,電子源在樣品上方發射電子,經過聚光鏡,然後穿透樣品後,有後續的電磁透鏡繼續放大電子光束,最後投影在熒光螢幕上;掃描電鏡的樣品在電子束末端,電子源在樣品上方發射的電子束,經過幾級電磁透鏡縮小,到達樣品。當然後續的訊號探側處理系統的結構也會不同,但從基本物理原理上講沒什麼實質性差別。
2、基本工作原理:
透射電鏡:電子束在穿過樣品時,會和樣品中的原子發生散射,樣品上某一點同時穿過的電子方向是不同,這樣品上的這一點在物鏡1-2倍焦距之間,這些電子透過過物鏡放大後重新匯聚,形成該點一個放大的實像,這個和凸透鏡成像原理相同。這裡邊有個反差形成機制理論比較深就不講,但可以這麼想象,如果樣品內部是絕對均勻的物質,沒有晶界,沒有原子晶格結構,那麼放大的影象也不會有任何反差,事實上這種物質不存在,所以才會有這種儀器存在的理由。
掃描電鏡:電子束到達樣品,激發樣品中的二次電子,二次電子被探測器接收,透過訊號處理並調製顯示器上一個像素髮光,由於電子束斑直徑是奈米級別,而顯示器的畫素是100微米以上,這個100微米以上畫素所發出的光,就代表樣品上被電子束激發的區域所發出的光。實現樣品上這個物點的放大。如果讓電子束在樣品的一定區域做光柵掃描,並且從幾何排列上一一對應調製顯示器的畫素的亮度,便實現這個樣品區域的放大成像。
3、對樣品要求
(1)掃描電鏡
SEM制樣對樣品的厚度沒有特殊要求,可以採用切、磨、拋光或解理等方法將特定剖面呈現出來,從而轉化為可以觀察的表面。這樣的表面如果直接觀察,看到的只有表面加工損傷,一般要利用不同的化學溶液進行擇優腐蝕,才能產生有利於觀察的襯度。不過腐蝕會使樣品失去原結構的部分真實情況,同時引入部分人為的干擾,對樣品中厚度極小的薄層來說,造成的誤差更大。
(2)透射電鏡
由於TEM得到的顯微影象的質量強烈依賴於樣品的厚度,因此樣品觀測部位要非常的薄,例如儲存器器件的TEM樣品一般只能有10~100nm的厚度,這給TEM制樣帶來很大的難度。初學者在制樣過程中用手工或者機械控制磨製的成品率不高,一旦過度削磨則使該樣品報廢。TEM制樣的另一個問題是觀測點的定位,一般的制樣只能獲得10mm量級的薄的觀測範圍,這在需要精確定位分析的時候,目標往往落在觀測範圍之外。目前比較理想的解決方法是透過聚焦離子束刻蝕(FIB)來進行精細加工。
擴充套件資料:
透射電子顯微鏡的成像原理 可分為三種情況:
(1)吸收像:當電子射到質量、密度大的樣品時,主要的成相作用是散射作用。樣品上質量厚度大的地方對電子的散射角大,透過的電子較少,像的亮度較暗。早期的透射電子顯微鏡都是基於這種原理。
(2)衍射像:電子束被樣品衍射後,樣品不同位置的衍射波振幅分佈對應於樣品中晶體各部分不同的衍射能力,當出現晶體缺陷時,缺陷部分的衍射能力與完整區域不同,從而使衍射波的振幅分佈不均勻,反映出晶體缺陷的分佈。
(3)相位像:當樣品薄至100乓韻率保繾湧梢源┕罰ǖ惱穹浠梢院雎裕上窶醋雜諳轡壞謀浠? 參考資料: