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扫描电子显微镜

Scanning Electron Microscope

 
 
 
 
 

日志

 
 

半导体固体背散射探测器形貌(TOPO)模式的假象  

2012-04-10 15:36:56|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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编辑作者:驰奔(转载请注明出处)

扫描电镜配置背散射探测器主要用于 Z反差模式,此时无法表征精细形貌,和SE形貌模式对照观察是有意义的比较研究。而多象限的固体背散射探测器的TOPO(形貌)模式,存在假象,不能替代SE探测器的形貌观察。二次电子探测器对于扫描电子显微镜形貌成像是不可或缺的。


半导体固体背散射探测器形貌(TOPO)模式的假象 - COXEM北京办公室 - --酷塞目[中国]销售及服务中心--半导体固体背散射探测器形貌(TOPO)模式的假象 - COXEM北京办公室 - --酷塞目[中国]销售及服务中心--

背散射电子是扫描电镜一个非常重要的成像信号,可表现材料原子序数反差,一定的形貌反差及晶体结构反差。当前用户接触最多的背散射电子探测器是半导体固体型。

       这种探测器的优点,体积小占用样品室内空间小,价格较为便宜,能够在低真空下使用。对于注重材料成分,对形貌不太关注的研究项目,例如地质矿物研究,刑侦物证分析、钢铁夹杂等,很多样品往往经过抛光处理,消除样品表面形貌。经常配合X射线能谱仪使用,是常用的探测器,

半导体探测器晶体常常是环形对称,信号及探测器系统分析表明,一体的探测晶体倾向于消除形貌反差,增强成分Z反差,这也是背散射探测器最大的使用价值。最早的研究者经过理论分析,认为将探测器晶体进行分割然后对称的探测信号进行代数运算,可消除成分Z反差,突出形貌反差, 各种实验研究表明,确实如此,但通过信号重构样品形貌也存在一些人为假象,需要特别注意。

首先来看一下同一样品分别在se模式、bse成分模式,bse形貌模式下的效果。出处)半导体固体背散射探测器形貌(TOPO)模式的假象 - COXEM北京办公室 - --酷塞目[中国]销售及服务中心--

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半导体固体背散射探测器形貌(TOPO)模式的假象 - COXEM北京办公室 - --酷塞目[中国]销售及服务中心--SE图

半导体固体背散射探测器形貌(TOPO)模式的假象 - COXEM北京办公室 - --酷塞目[中国]销售及服务中心--BSE图
半导体固体背散射探测器形貌(TOPO)模式的假象 - COXEM北京办公室 - --酷塞目[中国]销售及服务中心--TOPO

    以上多种样品背散射电子探测器的形貌模式、成分模式和二次电子图像的比较显示有较大差异。其中最有意义的对比观察是二次电子形貌像和材料成分反差像。而背散射的形貌(TOPO)模式则显得不真实。那么,这种缺陷来源为何?
有研究者做了如下实验:
半导体固体背散射探测器形貌(TOPO)模式的假象 - COXEM北京办公室 - --酷塞目[中国]销售及服务中心--

分别使用两份割,四分割固体探测器,对如右图的十字交叉的沟槽和放射状沟槽进行TOPO模式观察。结果如下:

     两分割的探测器,会出现明显的成像缺陷,平行于探测器放置轴向方向沟槽没有重构形貌细节,有明显假象。这时,对称的两个探测器获的BSE信号相似,通过信号相减,降低了形貌反差

     四分割的探测器,(D2-D1)+(D6-D5) ,十字交叉沟槽没有明显假象,而放射沟槽某个区域出现明显假象。下下图为(D2-D1)+(D6-D5)和D1-D2+(D5-D6)对比研究,后者显示放射性沟槽的阴影发生反转,此时凹槽看似凸起,而且存在形貌减弱的假象。半导体固体背散射探测器形貌(TOPO)模式的假象 - COXEM北京办公室 - --酷塞目[中国]销售及服务中心--

半导体固体背散射探测器形貌(TOPO)模式的假象 - COXEM北京办公室 - --酷塞目[中国]销售及服务中心--

    由此我们似乎可以得出一定的结论:背散射探测器的最大价值是 Z反差模式,和SE形貌模式对照观察是有意义的比较研究。而多象限的固体背散射探测器的TOPO(形貌)模式,存在假象,不能替代SE探测器的形貌观察。二次电子探测器对于扫描电子显微镜形貌成像是不可或缺的。
     
以下是SE形貌图像和bse成分像对比观察。

半导体固体背散射探测器形貌(TOPO)模式的假象 - COXEM北京办公室 - --酷塞目[中国]销售及服务中心--
上图:背散射探测器成分模式,明显消除了表面形貌。
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 上图:背散射探测器图像显示类似表面起伏的反差,在SE图像中观察不到,实际上是电子通道反差,而不是形貌反差。
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 上图:SE图像和Bse成分像。  边缘为低原子序数背散射图像,显得模糊。
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 上图:原子序数反差极大的样品 
半导体固体背散射探测器形貌(TOPO)模式的假象 - COXEM北京办公室 - --酷塞目[中国]销售及服务中心--
 边缘原子序数高的样品,背散射图像对比度清晰,但背散射图像无法正确表征表面形貌。
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 原子序数接近的样品。SE形貌像与背散射图像对比反差巨大。
下图是BSE成分Compo模式 BSE形貌TOPO模式。注意形貌像中不可思议的假象,还有很多假象不太好分辨。

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注意:本文只做钨灯丝扫描电镜样品室探测器的探讨,不包括场发射尤其是InLens 探测器的比较研究。

图片主要来自网络。(本文转载请注明出处)

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