1.了解扫描电镜的基本结构,成相原理。

2.掌握电子束与固体样品作用时产生的信号和各种信号在测试分析中的作用。

辅助功能介绍:

界面的右上角的功能显示框:帮组和关闭按钮:帮组可以打开帮助文件,关闭按钮功能就是关闭实验。

实验仪器栏:存放实验所需的仪器,鼠标移动到仪器栏中的仪器上,实验提示栏会给出相应实验仪器的描述信息。

提示信息栏:显示实验过程中的仪器信息,实验内容信息,仪器功能按钮信息等相关信息,按F1键可以获得更多帮助信息。

实验状态辅助栏:显示实验名称和实验内容信息(多个实验内容依次列出),当前实验内容显示为红色,其他实验内容为蓝色;可以通过单击实验内容进行实验内容之间的切换。切换至新的实验内容后,实验桌上的仪器会重新按照当前实验内容进行初始化。

实验操作方法:

1开始实验

成功进入实验场景窗体,实验场景的主窗体如图13所示:

图13 SEM实验主场景

2装载样品

(1)打开操作软件。

打开软件:Microscope Control v5.2.2 build 2898和Helios NexTGen Vacuum control两个控制软件如图14和图15所示:

图14 Microscope Control v5.2.2 build 2898软件

图15 Helios NexTGen Vacuum control界面

(2)向样品室内注入气体。

鼠标左键点击软件控制界面上vacuum状态栏下的vent按钮,会出现一个对话框,提示,是不是要放气,点击“yes”,vent按钮变灰,将向样品室内注入气体,如图16所示

图16 样品室中注入气体

(3)打开样品室。

放气结束后,双击场景中的样品腔打开样品腔大视图,点击大视图中的“打开样品腔“按钮,将样品腔缓缓拉开。如图17所示:

图17 样品室大视图

样品腔打开以后,按钮显示为“关闭样品腔”再次点击样品腔会缓缓关闭。如图18所示:

图18样品腔打开视图

(4)取下样品盘。

在样品腔的大视图中,鼠标移动到样品台上,样品台颜色高亮显示,双击打开样品台大视图。选中“卸载样品盘”单选框,然后点击“观察演示过程”,观察卸载样品盘的动画。如图19和图20所示:

图19 螺丝刀取下样品盘固定螺丝

图20 镊子取下样品盘

(5)固定样品盘。

实验中当样品盘被取下来以后,默认样品被装好。选中“固定样品盘”单选框,然后点击“观察演示过程”,观察固定样品盘的动画。如图21和图22所示:

图21镊子放上样品盘

图22 螺丝刀固定样品盘固定螺丝

(6)关闭样品室。

装载样品完成以后,再次点击样品腔大视图中“关闭样品腔”按钮,样品腔缓缓关闭,如图23所示:

图23 关闭样品室大视图

(7)将样品室抽真空。

鼠标点beam control菜单栏下的pump,开始抽气。抽气最开始时,要帮推样品室仓门,样品室开始抽真空。样品腔抽成真空以后,Microscope Control v5.2.2 build 2898软件控制界面中样品室观察窗口会显示样品台。如图24所示:

图24 样品室抽真空图

3观察样品

(1)软件系统开机。

a .打开Microscope Control v5.2.2 build 2898软件控制界面。

双击场景中Microscope Control v5.2.2 build 2898软件,打开软件大视图,软件界面主要由4个观察窗口(电子束观察窗口,离子束观察窗口,样品导航窗口和样品室观察窗口)和1个操作栏组成,如图25所示:

图25 Microscope Control v5.2.2 build 2898界面

(2)低倍下先初步将样品聚焦,调好亮度,对比度

a.打开蒙太奇扫描窗口。

鼠标点击软件控制界面的导航窗口,选择当前活动窗口,窗口下方的信息栏变亮。点击菜单栏中Scan,在下拉菜单中选择Pause选项,或者快捷菜单中的“

”按钮,此时导航窗口上的“

”图标消失。点击菜单栏中Scan,在下拉菜单中选择Nagivation Montage选项,出现Navigation Montage窗体,点击左下角“Start”按钮,扫描电镜开始扫描。如图26和图27所示

图26 Navigation Montage窗体

图27 导航窗口的样品图

b .选择扫描方式(以电子束扫描为例,做离子束扫描过程类似)

待样品室抽成真空后,点击菜单栏中的“Beam”按钮,在下拉菜单中选择“Electron Beam”。在操作栏中点击Column菜单下面的“Beam On”按钮,待扫描结束以后,“Beam On”按钮会变成黄色。如图28所示:

图28 选择扫描方式图

c.激活电子像

点击菜单栏中Scan,在下拉菜单中选择Pause选项,或者快捷菜单中的“

”按钮,此时活动窗体上的“

”图标消失。再次用鼠标点击电子束观察窗口窗体,可以看到激活的电子像,如图29所示:

图29 观察电子束扫描成像

(3)根据样品性质在菜单栏中选择合适的电流,电压。

在快捷菜单栏中选择合适的电压和电流,做电子束扫描时一般会选用电压20kV,电流2.7nA。

a.调节亮度和对比度。

点击菜单栏tools目录下的“Auto contrast brightness”选项或者点击快捷菜单栏中“

”图标,电子束(或者离子束)观察窗口将会自动调整亮度对比度,如图30所示:

图30亮度对比度调整

b.自动聚焦。

鼠标左键点击自动聚焦按钮“

”,图片会变得比较接近焦距,自动聚焦适合刚找到样品,距离比较远的情况

(4)用蒙太奇扫描方法找到要观察的部位。

a.设定选择样品时样品台的高度。

用蒙太奇找出的样品的的WD一般不是4mm,需要通过Link调整工作距离。点击快捷菜单栏中的“

”link 按钮,然后选择操作栏中“

”。在Navigation模块的Stage栏中选择Z,设置Z值为4mm,点击Go To使得电子枪和样品台之间的距离减小(一只手要时刻放在ESC键上方,防止样品台失控状况发生),需要多次调整,直到WD的示数在4mm左右。如图 31 所示:

图31 设置样品台的高度

b.按照本节(2)中描述的方法再次调节图像的焦距亮度和对比度。

c.选择样品位置。

点击快捷菜单中的“

”按钮暂停电子束观察窗口;鼠标点击样品导航窗口,点击“

”激活样品导航窗口,然后选择菜单中的“Stage”,点击下拉菜单中的“Central Position”,让视野对准样品盘中心。如图32所示:

图32 激活样品导航窗口

选择合适的参数(如3×3),把绿框拖到感兴趣的位置,点击start,电子像对应就是绿框位置的放大图。如图33所示:

图 33 选择样品

d.改变放大倍率。

鼠标点击倍率选框,选择合适的倍率,或者打开手动操作盘用手动操作盘中的“Magenification”旋钮调节样品放大的倍率。如图34和图35所示:

图34 用倍率选框选择合适的放大倍率

图35 用手动操作盘调节放大倍率

d.选择扫描模式。

鼠标点击菜单栏中“Beam”,在Beam的下拉菜单中选择“SEM Mode”。放大倍数低于3500时,扫描模式选择模式一,如图36所示:

图36 选择扫描模式图

4调试图像及照相

(1)低倍率下调节电子像的亮度对比度和像散。

a.将导航菜单中stigmator调为zero,按下shift键后,鼠标在电子束观察窗口右键左右拖,调节像散。点击自动调节亮度对比度的按钮,自动调节亮度对比度,如图37所示:

图37 调节亮度对比度和像散

(2)将样品放大至所需倍数,聚焦,调亮度,对比度,调像散,使图像完好。

a.选择模式。

在快捷菜单放大倍率选框中,选定放大倍数;在倍率大于3500时,“SEM Mode”需要换成模式二。点击亮度对比度,自动调节亮度;

b.选择倍率后聚焦

先点击自动聚焦,自动聚焦是一个比较接近焦距的图像;然后手动聚焦,点击聚焦框,电子像中出现聚焦框,点鼠标右键左右拖,把图像调清晰;

c.高倍率下调像散

焦距调节完成后调像散,按shift和鼠标右键,上下和左后拖,分别调x方向和Y方向的像散,调像散时,聚焦框可撤可不撤,如图38所示:

图38高倍率下调亮度对比度

(3)保存电子束扫描照片。

把像的亮度,聚焦,像散调到合适情况时,按F2或鼠标按菜单栏中按钮

,图像扫描结束后,弹出对话框,选择存盘位置点击保存,如图39所示:

图39保存电子束扫描照片

(4)点击beam on,关闭电子束,结束实验。