扫描电镜和能谱仪的原理与实用分析技术

本书是介绍扫描电镜和X射线能谱仪的原理和应用的专业书籍，全书共有两篇。 靠前篇主要介绍了扫描电镜的基本原理，包括扫描电镜的靠前外发展历程、电镜的基本原理和结构、实际应用中常见的一些成像技术和具体应用、样品的处理、电镜日常的维护及保养，还介绍了电镜安装场地和环境的基本要求及相关参数。 第二篇主要介绍能谱仪的基本原理、结构和实际的应用技术，包括Si（Li）与SDD两种不同的检测器。很后还简单地介绍了传统的罗兰圆和新型的平行光波谱仪的工作原理及其各自的特点。

施明哲，工业和信息化部电子第五研究所不错工程师，广东省电真空学会会员；广东省电子显微学会会员；中国电子显微镜学会会员。长期从事电子元器件可靠性的研究分析工作，在电子元器件的可靠性物理评价及失效分析等方面取得一定的研究成果，先后获所级奖励10几项；获FEI、Hitachi、 EDX和OXFORD等公司的全国性用户会的奖励约15项；中国电子显微镜学会的奖励1项；省部级科技奖励3项，发表学术论文约20篇。先后为省内外的同行们举办并主讲过14期的扫描电镜和能谱仪的原理及应用的培训课程。

上篇 扫描电镜的原理与实用分析技术
第1章 光学显微镜和电子显微镜的发展回顾及其成像方式的比较（2）
1.1 光学显微镜的发展简史及几个基本概念（2）
1.1.1 光学显微镜的发展简史（3）
1.1.2 光学透镜的特性（5）
1.1.3 可见光的衍射（6）
1.2 电子显微镜综述（8）
1.3 国外研制和发展电子显微镜的相关进程和成就（11）
1.4 我国发展、研制和生产电镜的概况（18）
1.5 3种显微镜成像方式的比较（20）
1.5.1 当前的几种常见的扫描电镜（22）
1.5.2 当前几种小型台式电镜（23）
1.6 电子的基本性质及其与物质的相互作用（24）
1.6.1 电子的基本参数（24）
1.6.2 电子束的波长（24）
1.6.3 入射电子和试样的相互作用及产生的信号电子（26）
参考文献（30）
第2章 扫描电镜的原理和结构（31）
2.1 扫描电镜的原理（31）
2.1.1 镜筒概述（31）
2.1.2 供电系统（31）
2.2 电子枪的束斑和束流（34）
2.3 扫描电镜的放大倍率（35）
2.4 扫描电镜的电子束斑（36）
2.5 镜筒（36）
2.6 电子枪阴极（37）
2.6.1 钨阴极（38）
2.6.2 氧化钇铱（Y2O3—Ir）阴极（42）
2.6.3 六硼化镧阴极（43）
2.6.4 场发射阴极电子枪（48）
2.7 电磁透镜（Electromagnetic Lens）（54）
2.8 扫描偏转线圈（Scanning Coil）（57）
2.9 样品仓的外形与内部（60）
2.9.1 几种样品仓的典型外观（61）
2.9.2 样品仓的内部（61）
2.9.3 特殊超大样品仓（64）
2.9.4 几种特殊的样品台（65）
2.10 真空压力单位和真空泵（68）
2.10.1 电镜的真空系统（69）
2.10.2 电镜的真空压力范围（71）
2.10.3 旋片式机械泵（71）
2.10.4 无油干式机械泵（74）
2.10.5 油扩散泵（77）
2.10.6 涡轮分子泵（81）
2.10.7 离子吸附泵（86）
2.11 环境和低真空扫描电镜（88）
参考文献（94）
第3章 扫描电镜的主要探测器及其成像（96）
3.1 二次电子和背散射电子信号的收集和显示（96）
3.2 二次电子探测器（96）
3.3 二次电子像的性质（97）
3.4 传统E—T型二次电子探测器的组成（99）
3.5 光电倍增管（100）
3.6 YAG材料的二次电子及背散射电子探测器（104）
3.7 透镜内（IN—LENS）二次电子探测器（105）
3.8 环境扫描和低真空电镜的二次电子探测器（108）
3.8.1 气体二次电子探测器（108）
3.8.2 大视场探测器（110）
3.8.3 改进型低真空E—T二次电子探测器（111）
3.9 与图像分辨力有关的几个主要因素（112）
3.10 电子束流与束斑直径（113）
3.11 图像的信噪比和灰度（115）
3.12 试样上电流的进出关系（119）
3.13 吸收电子像（120）
3.14 电镜的图像分辨力与像素（121）
3.15 图像的立体效应和入射电子束与试样之间的角度关系（122）
3.15.1 图像的立体效应（122）
3.15.2 入射电子束与试样之间的角度关系（123）
3.15.3 倾斜角与二次电子发射系数和倾斜补偿（124）
3.15.4 边缘效应（126）
3.15.5 试样的原子序数效应（127）
3.16 二次电子的电压衬度像（127）
3.17 试样表面形貌与图像的反差（129）
3.18 焦点深度（景深）（131）
3.19 物镜光栏的选择（133）
3.20 加速电压效应（134）
3.21 背散射电子的检测方式和图像（136）
3.21.1 背散射电子的检测方式（138）
3.21.2 背散射电子信号的接收与组合（141）
3.22 阴极荧光像（143）
3.23 束感生电流像（146）
3.23.1 EBIC在半导体器件失效分析中的应用（148）
3.24 图像处理功能（152）
3.24.1 图像的微分（152）
3.24.2 积分电路（154）
3.24.3 非线性放大（154）
3.25 扫描透射探测器（156）
3.26 电子束减速着陆方式（158）
参考文献（160）
第4章 扫描电镜的实际操作（162）
4.1 电镜的启动（162）
4.2 试样的安装、更换及停机（162）
4.3 图像的采集（165）
4.4 电镜图像中的几种常见像差（167）
4.4.1 球差（167）
4.4.2 慧差（168）
4.4.3 像散和场曲（169）
4.4.4 畸变（172）
4.4.5 色差（173）
4.5 图像的调焦、消像散和动态聚焦（174）
4.5.1 图像的调焦和消像散（174）
4.5.2 图像的动态聚焦（177）
4.6 屏幕的分割与双放大功能（178）
4.7 电镜图像的不正常现象（180）
4.7.1 震动干扰（180）
4.7.2 镜筒的合轴（181）
4.7.3 试样的损伤（183）
4.7.4 试样的污染（184）
4.7.5 试样放电（187）
4.8 提高图像亮度的几种措施（191）
参考文献（192）
第5章 试样的制备（193）
5.1 粉体试样（196）
5.2 块状试样（197）
5.3 磁性材料（198）
5.4 生物试样（199）
5.5 制样仪器与工具（201）
5.5.1 开封机、研磨抛光机等机型和参数简介（201）
5.5.2 溅射过程和离子溅射仪（202）
5.5.3 真空蒸发源及其载体（207）
5.5.4 薄膜厚度的测量（209）
5.5.5 碳镀膜仪（210）
5.5.6 制作和粘贴试样的主要工具和材料（211）
第6章 应用图例（213）
6.1 印制电路板的失效分析和检测（213）
6.2 陶瓷电容端头的硫化银（216）
6.3 微观尺寸测量（217）
6.4 半导体器件的失效分析（219）
6.4.1 半导体器件的表面缺陷与烧毁（220）
6.4.2 静电击穿（223）
6.5 金属断口分析（225）
6.6 继电器触点表面分析（227）
6.7 锡晶须的生长（229）
6.8 印制电路板中的黑镍现象和镍层腐蚀（231）
6.9 金属膜电阻的分析（233）
6.10 陶瓷电容的容量漂移（234）
6.11 电真空器件（237）
6.12 VC与EBIC像在半导体器件失效分析中的应用（238）
参考文献（239）
……
第7章 电镜的维护与保养（240）
第8章 电子显微镜的安装环境和要求（254）
第9章 展望将来的扫描电镜（260）
附录A 压力单位的换算表（262）
附录B 几个真空技术的主要术语和含义（263）
附录C 与电镜分析有关的部分标准（265）
下篇 能谱仪的原理与实用分析技术
第10章 X射线显微分析仪的发展概况及X射线的定义和性质（270）
第11章 能谱仪（EDS）的工作原理（278）
第12章 入射电子与物质的相互作用及X射线的产生（289）
第13章 X射线的探测限和假峰（297）
第14章 电镜参数的选择（307）
第15章 能谱的定性和定量分析简述（318）
第16章 谱峰的失真与外来干扰（336）
第17章 谱仪的性能指标（343）
第18章 硅漂移X射线能谱探测器（355）
第19章 X射线波长的探测与波谱仪（367）
附录D 可视化重叠峰剥离功能（388）
附录E 入射电子束的加速电压与相应的激发深度（390）
附录F 由于假峰而引起误判的有关元素谱线表（392）
附录G 能谱、波谱分析中常用的有关标准（395）
附录H 能谱仪用的元素周期表（397）
全书的主要泛读参考文献（399）