掃描電鏡中背散射電子的特點(diǎn)和作用
日期:2022-05-25
當(dāng)掃描電鏡的電子束轟擊試樣表面時(shí),電子束會(huì)進(jìn)入試樣內(nèi)部,產(chǎn)生散射現(xiàn)象,電子束在散射后會(huì)改變前進(jìn)方向,而且還會(huì)損失部分能量,隨之而來產(chǎn)生各種其他信息,如熱、俄歇電子、X射線、可見光、二次電子、背散射電子等。
當(dāng)入射電子與試樣相互作用后,其中有一部分電子會(huì)返回表面逸出,則這部分被返回表面逸出的原入射電子被稱為背散射電子。在實(shí)際成像過程中,通常以能量大小對(duì)電子信息進(jìn)行分類,能量大于50eV而小于入射束能量E0的電子稱為背散射電子,大部分背散射電子的能量約為原入射能量E0的0.7~0.9倍。利用背散射電子來成像所獲得的圖像稱為背散射電子像。背散射電子像在電鏡成像中的使用率和圖像的分辨力也都比較高,僅次于一次電子像。
背散射電子像具有下列基本性質(zhì)和特點(diǎn):
(1)其成像信息主要來自于返回試樣表面的原一次電子,大部分電子的能量基本接近于原入射電子的能量。
(2)由于入射電子在試樣中產(chǎn)生背散射電子的區(qū)域比二次電子的區(qū)域深、范圍大,故背散射電子像的幾何分辨力遠(yuǎn)不如二次電子像,對(duì)于中等或以上元素的分辨力與二次像相比約差2.5倍以上。
(3)由于背散射電子的能量較大,故其出射方向基本不受試樣表面弱電場(chǎng)的影響,而且類似于點(diǎn)光源的形式以直線方式沿其徑向軌跡散射開來。因此,只有出射方向正對(duì)著探測(cè)器的背散射電子才可以進(jìn)入探測(cè)器中。當(dāng)背散射探測(cè)器的有效面積所覆蓋的立體角越大時(shí),其接收效率越高,信噪比也越好,圖像分辨力越能得到改善。
(4)背散射電子的空間角度分布與入射電子和試樣表面的入射角有關(guān)。
(5)高角度(>30°)的背散射像適宜于顯示原子序數(shù)襯度;低角度(<30°)的背散射像適宜于顯示試樣表面的幾何形貌襯度。
在掃描電鏡中,非彈性散射的背散射電子的能量分布范圍很寬,從幾十eV到幾十千eV。從數(shù)量上看,彈性背散射電子所占的份額遠(yuǎn)比非彈性背散射電子多。
背散射電子的激發(fā)深度隨加速電壓的升高而增大,對(duì)于中等原子序數(shù)的元素來說,背散射電子的產(chǎn)生深度主要來自于距試樣表面約lum深度內(nèi)的信息,輕元素和超輕元素試樣的背散射電子的產(chǎn)生深度可達(dá)試樣表面以下2~3um。在一定的加速電壓下,由于背散射電子的產(chǎn)額基本上隨試樣原子序數(shù)的增高而增加。所以,利用背散射電子作為成像信號(hào)不僅能分析試樣形貌特征(純形貌像),而且還可用于顯示試樣化學(xué)組分的組成特征(原子序數(shù)襯度像),在一定的范圍內(nèi)能粗略進(jìn)行定性分析試樣表面的化學(xué)組分分布狀況。
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作者:澤攸科技