纳米材料形貌分析p形貌分析教材.ppt

纳米材料基础特性测试
形貌观察与分析
相关概念
扫描电镜原理及相关知识
透射电镜原理
应用实例
扫描原子力显微镜可以对纳米薄膜进行形貌分析,分辨率可以达到几十纳米,比扫描隧道显微镜差,但适合导体和非导体样品,不适合纳米粉体的形貌分析。
总之,这四种形貌分析方法各有特点,电镜分析具有更多优势,但扫描隧道显微镜和原子力显微镜具有可以在气氛下进行原位形貌分析的特点。
。显微镜的分辨本领,可以用d=/(nsinα)公式来表达,由此可见显微镜的分辨本领与光的波长成正比。光学显微镜的分辨范围150 ~ ,利用电子束作为提高显微镜分辨率的新光源,即电子显微镜。目前,电子显微镜的放大倍数已达到150万倍,这是光学显微镜所无法达到的。
第二节扫描电镜原理及相关知识
电子与样品物质的交互作用
当一束高能量、细聚焦的电子束沿一定方向入射到固体样品时,在样品物质原子的库仑电场作用下,入射电子和样品物质将发生强烈的相互作用,发生弹性散射和非弹性散射。伴随着散射过程,相互作用的区域中将产生多种与样品性质有关的物理信息。扫描电镜、电子探针及其它许多相关的显微分析仪器通过检测这些信号对样品的微观形貌、微区成分及结构等方面进行分析。
电子束与样品相互作用产生的信号
高能电子束入射样品后,经过多次弹性散射和非弹性散射后,在其相互作用区内将有多种电子信号与电磁波信号产生。这些信号包括二次电子、背反射电子、吸收电子、透射电子以及俄歇电子、特征X射线等。它们分别从不同侧面反映了样品的形貌、结构及成分等微观特征。
图电子束与样品物质交互
作用产生的各种物理信息
图电子束作用下固体样品
发射的电子能谱
扫描电镜的工作原理
由热阴极发射出的电子聚焦、加速,在栅极与阳极之间形成一个笔尖状的具有很高能量的电子束斑(交叉斑),称之为电子源。这个电子束斑再经聚光镜(磁透镜)压缩,会聚成极细的电子束聚焦在样品表面上,这个高能量细聚焦的电子束在扫描线圈作用下,在样品表面上扫描,与样品相互作用,激发产生各种物理信号。
各种信号的强度与样品的表面特征(形貌、成分、结构等)相关,可以用不同的探测器分别对其检测、放大、成像,用于各种微观分析,扫描电子显微镜主要收集的信号是二次电子和背散射电子。