扫描电子显微镜的应用及若干问题的讨论课件.pptx
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- 关 键 词:
- 扫描 电子显微镜 应用 若干问题 讨论 课件
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1、Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights RCopyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.电镜功能及原理新技术及前沿应用正确的使用方法选择电镜的注意事项主要内容主要内容Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.电子显微镜电子显微镜扫描电镜扫描电镜SEM透射电镜透射电镜TEM台台式式电电镜镜钨钨灯灯丝丝扫扫描描电电镜
2、镜场场发发射射扫扫描描电电镜镜120KV200KV300KV超高压透射超高压透射冷场发射冷场发射扫描电镜扫描电镜热场发射热场发射扫描电镜扫描电镜一、电子显微镜的分类一、电子显微镜的分类Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.4光学显微镜和大型扫描电镜对比光学显微镜和大型扫描电镜对比Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.硅藻硅藻Copyright2011 Hitachi High-Tech
3、nologies Corporation All Rights Reserved.硅藻硅藻Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.7波斯合欢树的花粉叶蓟属植物火球状花粉Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.8普通家蝇黄蜂的头部Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.9黄蜂的头部Copy
4、right2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.电子显微镜的功能电子显微镜的功能1、高分辨率、高分辨率2、大景深、大景深3、元素和、元素和结结构分析构分析d=0.61/nsin 光学显微镜的极限分辨率为光学显微镜的极限分辨率为200nm,放大倍率最大,放大倍率最大2000倍。倍。扫描电镜的分辨率可以达到扫描电镜的分辨率可以达到3nm甚至更小,放大倍率可到甚至更小,放大倍率可到几万几万倍倍至至一百万一百万倍。倍。f=aDdM)2.0(EDX能能谱仪谱仪分析分析 为什么需要用扫描电镜观察样品为什么需要用扫描电镜
5、观察样品形貌?形貌?Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.形貌观察形貌观察表面微表面微观观形貌形貌成分成分衬衬度度图图像像扫扫描描电镜电镜的功能的功能电子显微镜的功能电子显微镜的功能Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.元素与结构分析元素与结构分析EBICEBIC测测PNPN结结C_K3kVN_K3kVTa:360nmSiC:160nmSiN:240nmAl:500-600nmMagn
6、ificationx80kEDXEDX或或WDXWDX的元素定性或定量分析的元素定性或定量分析EBSDEBSD测测晶粒取向晶粒取向CLCL阴极阴极荧荧光光图图像像电子显微镜的功能电子显微镜的功能Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.电子显微镜的功能电子显微镜的功能Copyright2011 Hitachi High-Technologies Cor
7、poration All Rights Reserved.15Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.16Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.人眼分辨率示意图人眼分辨率仪器分辨率有效放大倍数仪器放大倍率和分辨率的关系人眼分辨率一定,获得高的分辨率需要大的放大倍数。电镜图像是如何形成的?电镜图像是如何形成的?17Copyright2011 Hitachi High-Technologie
8、s Corporation All Rights Reserved.电镜图像是如何形成的?电镜图像是如何形成的?Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.电子束和样品表面相互作用产生的信号类型19SEBSEEDX能谱Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.2010010,0001能能 量量(eV)(eV)(入射电子能量入射电子能量:10,000eV)10,000eV)SEBSE产产额额 SE
9、SE和和BSEBSE的电子能量幅度的电子能量幅度50Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.21SampleSample:BaCOBaCO3 3/TiO/TiO2 2VaccVacc:1 k1 kV VMagnificationMagnification:x x 7 70k0kSEBSESESE和和BSEBSE信号信号Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.C CAuAuCopyright
10、2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.X射线的产生射线的产生Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.24Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.25全球最高分辨率全球最高分辨率原子原子级级全息全息电电子子显显微微镜镜(点分辨率可达(点分辨率可达43pm)超超强强分析功能分析功能电电子子显显微微镜镜原子原
11、子级级分辨率开展分析分辨率开展分析(专为维专为维多利多利亚亚大学定制的大学定制的HF3300V)全球最高加速全球最高加速电压电压超高超高压压透射透射电电子子显显微微镜镜(加速加速电压电压可达可达3MV)Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.电子源直径小,色差小束流大束流稳定大束流分析高分辨观察Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.样品:分子筛Copyright2011 Hitachi
12、High-Technologies Corporation All Rights Reserved.28加速电压:5 kV放大倍率:150,000 x探针电流:0.7 nA分析时间:15 min样品:Cu2O/Au nano particles 放大倍率:150,000 x探头:YAGBSEAuCu2OCu2O/Au 纳米颗粒低加速电压下获得的高分辨面分布样品提供者:京都大学,化学研究所 Prof.Toshiharu Teranishi探测器:Oxford X-Max 150Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Righ
13、ts Reserved.需要得到一个平滑的面?29BSEEBSDEDS 元素質量濃度%K0.080.04 Ca0.160.04内部成分、层厚晶粒尺寸、取向定性、定量分析EBICP-N结位置颗粒内部结构BSE光学特性CLCopyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.加工过程截面制作割断超薄切片树脂包埋粗研磨精细研磨离子研磨掰断液氮脆断SEM观察、EDS分析、EBSD分析机械研磨树脂、真空排气设备Maruto研磨工具FIB加工Copyright2011 Hitachi High-Technologie
14、s Corporation All Rights Reserved.离子研磨系统Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.50 um5 umGaNLED芯片内部構造観察SU8000観察条件試料:LED素子内部構造照射電圧:V観察条件:LA-BSE半导体材料应用半导体材料应用-离子研磨离子研磨Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.5umPt100 nmTiN100 nm300 nmVoidG
15、old bondingGold pad100 nmAlGN25 nmGold bondingActive layerGold padLED芯片内部構造観察半导体材料应用半导体材料应用-离子研磨离子研磨Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.SEGaAlNTiPtAu200 nm(Analysis condition)Vacc:5kVMagnification:x100 kMapping time:20 min5 um200 nmAnalyzed area Layer structure an
16、alysis by large area SDD半导体材料应用半导体材料应用-Mapping-MappingCopyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.35Li battery 三元材料Adaptable to cross-section making of fragile materialCopyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.10mSurfaceMagnified image of cro
17、ss-section5mCopyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.真空隔离状态样品来源:锂动力电池;观察条件:Vacc:800V;信号来源:SE同一视野空气中暴露10minCopyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.氧峰激增样品来源:锂动力电池;观察条件:Vacc:3kV;信号来源:BSE真空隔离状态空气中暴露10min同一视野Copyright2011 Hitachi High-Technol
18、ogies Corporation All Rights Reserved.SU8010SU8200IM4000SU-70气体保护装置手套箱Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.40Specimen load lock chamberSU70/6600/4800/8000*with Special load lock chamberIM4000 Air protection systemAir protection sample holderAir protection holderSam
19、ple set on the sample stub.Cap is attached to a holder.Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.Specimen:Negative electrode of lithium-ion battery(a)With air protection ion milling(b)With air exposure after air protection ion milling(Air exposure time:10minutes)SEM ima
20、ge(signal:BSE)SEM image(signal:BSE)The left side image(a)shows that the structure of Negative electrode is clearly observed when Cross-section milling with Air Protection Holder is used while deformation(expansion)of the structure is observed in the right side image(b)if without Air Protection Holde
21、r.离子束加工后Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.BF/DF-STEM Sample:Carbon nanotubeVacc:30kVMag:x 250kModel:SU8020通过透射附件实现扫描透射功能通过透射附件实现扫描透射功能 Copyright2011 Hitachi High-Technologies Corporation All Rights Reserved.43MI4050NX9000(三维实时观察)NX20001.4 STEMEBSDEDSE-T SEArIBSE
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