sem分析是什么，怎么做？sem分析原理及應(yīng)用詳解

SEM的原理及應(yīng)用

掃描電子顯微鏡（SEM）是進(jìn)行材料分析的一種大型的電子顯微鏡成像系統(tǒng)，其工作原理是利用陰極發(fā)射的電子束經(jīng)陽極加速，磁透鏡聚焦后，轟擊到樣品表面，激發(fā)出多種物理信息，經(jīng)過收集放大在顯示屏上得到相應(yīng)的圖形。細(xì)聚焦高能電子束轟擊樣品表面時，被激發(fā)的區(qū)域可以產(chǎn)生二次電子、背散射電子、俄歇電子、特征X射線、透射電子，以及在可見光、紫外、紅外光區(qū)域產(chǎn)生的電磁輻射。

電子與固體作用

二次電子：在入射電子束作用下被轟擊出來并離開樣品表面的樣品原子的核外電子叫做二次電子。二次電子一般都是在表層5~10nm深度范圍內(nèi)發(fā)射出來的，它對樣品的表面形貌十分敏感，因此，能非常有效的顯示樣品的表面形貌。二次電子的產(chǎn)額和原子序數(shù)之間沒有明顯的依賴關(guān)系，所以不能用它來進(jìn)行成分分析。二次電子的能量較低，一般不超過50eV。大多數(shù)二次電子只帶有幾個電子伏的能量。

背散射電子：散射電子是被固體樣品中的原子核反彈回來的一部分入射電子。其中包括彈性背散射電子和非彈性背散射電子。數(shù)量上看，彈性背散射電子遠(yuǎn)比非彈性背散射電子所占的份額多。背散射電子的產(chǎn)生范圍在100-1000nm深度，隨著物質(zhì)原子序數(shù)的不同而發(fā)射不同特征的背散射電子，因此背散射電子圖像具有形貌特征和原子序數(shù)判別的能力，背散射電子圖像可反映化學(xué)元素成分的分布。

特征X射線：特征X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)以后在能級躍遷過程中直接釋放的具有特征能量和波長的一種電磁波輻射。X射線一般在試樣的500nm-5m m深處發(fā)出。

俄歇電子：如果原子內(nèi)層電子能級躍遷過程中釋放出來的能量不是以X射線的形式釋放而是用該能量將核外另一電子打出，脫離原子變?yōu)槎坞娮?，這種二次電子叫做俄歇電子。因每一種原子都由自己特定的殼層能量，所以它們的俄歇電子能量也各有特征值，能量在50-1500eV范圍內(nèi)。俄歇電子是由試樣表面極有限的幾個原子層中發(fā)出的，這說明俄歇電子信號適用與表層化學(xué)成分分析。

掃描電子顯微鏡正是根據(jù)上述不同信息產(chǎn)生的機(jī)理，采用不同的信息檢測器，使選擇檢測得以實(shí)現(xiàn)。如對二次電子、背散射電子的采集，可得到有關(guān)物質(zhì)微觀形貌的信息；對X射線的采集，可得到物質(zhì)化學(xué)成分的信息。正因如此，根據(jù)不同需求，可制造出功能配置不同的掃描電子顯微鏡?，F(xiàn)在的掃描電子顯微鏡的功能已經(jīng)很強(qiáng)大，任何精細(xì)結(jié)構(gòu)或者表面特征均可放大到幾十萬倍進(jìn)行觀察與分析。

掃描電鏡結(jié)構(gòu)

掃描電鏡的應(yīng)用：
（1） 在焊點(diǎn)或互連失效分析方面，SEM主要用來做失效機(jī)理的分析，具體說來就是觀察焊點(diǎn)金相組織，測量金屬間化合物，進(jìn)行斷口分析?？珊感藻儗臃治鲆约板a須分析測量。

（2） 金屬斷口分析，金屬斷口可提供材料斷裂原因及過程等信息。

（3） 顯微結(jié)構(gòu)分析，原始材料及其制品的顯微形貌、孔隙大小等將決定其最后的性能。掃描電子顯微鏡可以清楚地反映和記錄這些微觀特征，是觀察分析樣品微觀結(jié)構(gòu)方便、易行的有效方法，樣品無需制備，只需直接放入樣品室內(nèi)即可放大觀察。