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什麼是SEM成像?

SEM | 什麼是SEM? SEM如何成像?

 

SEM為掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscopy)的縮寫,不同於光學顯微鏡是利用可見光成像,電子顯微鏡是以電子束作光源電磁場作透鏡,透過收集、整理和分析電子與樣品的交互作用產生的訊息而獲得物體的表面形貌或結構,其儀器的基本架構如圖1

 

電子與樣品的交互作用可導致許多不同類型的電子、光子或輻射的產生,SEM主要是收集二次電子(SE)背向散射電子(BSE)來成像,如圖2,這些訊號經過放大處理之後即可成像觀察。

 

一般來說,電子束聚焦在試片上,試片表面的電子會因為被撞擊而釋放出來,其能量小於50 eV,此為樣品表面的電子,被二次電子偵測器接收成像之後,影像訊息接近於表面形貌。背向散射電子則為電子束與樣品內的原子核產生作用,發生彈性散射,其能量與入射電子相近,而此類電子帶有元素成分訊息,BSE圖像顯示出原子序對比的影像,原子序越高的元素在BSE圖像中越亮。

 

鍍膜之製程條件與其微觀結構組織息息相關,而顯微結構大大地影響鍍膜特性,例如:製程中的負偏壓與工作壓力影響鍍膜柱狀晶之粒度,鍍膜硬度晶粒大小結晶優選方位相關,而界面磊晶狀況影響鍍膜的附著性等,因此欲瞭解鍍膜的特性,就必須有良好的顯微分析工具與技術。

 

掃描式電子顯微鏡已經變成一個材料分析而多用途的工具,近年來,由於越來越小尺寸的材料應用在更多的應用上,越顯其重要性。掃描式電子顯微鏡主要是用來觀察物體的表面型態或是微觀結構,其試片製作較簡單,解析度可達奈米尺寸且景深長,在觀察材料微觀形貌非常清楚,目前已經被廣泛的使用。

 

微觀結構組織的尺寸

SEM應用範圍

SEM通常會與EDS(能量散射光譜儀)結合分析,可以再對樣品的定量或辦定量分析,或是針對特定區域進行Point、Line scan以及Mapping分析。

 

SEM案例分享

以本公司產品為例,圖 (一)為掃描式電子顯微鏡下放大60,000倍的圖像,紅色箭頭所指的部分為鍍膜範圍。圖 (二)紅色框的部分為試片截面圖,可看出鍍膜均勻,膜層紮實。