[发明专利]一种用于扫描电镜观察背散射电子像的装置和方法

说明书

本发明属于材料微观测试领域，目的在于提供一个使用扫描电镜样品室内己有的E.T.检测器观察背散射电子像的装置和方法。该装置由高角度样品预倾斜放置面和背散射电子反射板组成。与原有的用扫描电镜E.T.检测器接收背散射电子成像的技术相比可以收到样品更多的背散射电子，提高检测效率，得到更好原子序数分辨的背散射电子像。本发明的观察装置具有结构简单，性能可靠，便于操作的特点，可以方便地对各种材料样品进行背散射电子图像观察，还可以记录材料的微观成分相，具有直观的检测特性，便于结合X射线能谱选点和面分布进一步对应分析，为新材料的检测和开发提供可靠的性能参数。

技术领域：

本发明涉及一种使用在扫描电镜中对各种固体材料进行背散射电子像观察的装置和方法，可以通过背散射电子像的原子序数衬度区分固体材料的不同物相，将材料的原子序数衬度和微观形貌直接对应起来，属于材料微观测试领域。

背景技术

在扫描电镜上检测背散射电子并成像有多种方法，通常需要给扫描电镜配备背散射电子检测器，也可以使用扫描电镜样品室内已有的为检测二次电子配置的闪烁体-光电倍增管检测器来成像。

闪烁体-光电倍增管检测器也称Everhart Thornley检测器以下简称E.T.检测器。

用扫描电镜样品室内的E.T.检测器实现背散射电子像的原有技术在一般情况下样品平放不倾斜，这时背散射电子产出较少，背散射电子的出射角度小，E.T.检测器有效接收的立体角很小，故所成背散射电子像的信噪比较差，有些表面信息容易丢失。它的优点是可以与二次电子检测器共用，经济而不多占用空间。

E.T.检测器主要是用于检测二次电子。但关闭E.T.检测器的闪烁体高压可以防止二次电子信号进入，即在闪烁体高压关闭的情况下E.T.检测器接收的基本是背散射电子。当把E.T.检测器的收集极的正偏压(+250V～+300V)改为负偏压(一50V～一100V)时，在负电场的作用下，低能的二次电子被排斥，不能进入检测器，而只有高能的背散射电子才能被收集检测。

无论E.T.检测器收集极的偏压是正是负，对于背散射电子来说E.T.检测器收集极的偏压作用可以忽略。但是对于二次电子来说在闪烁体高压开启的情况下E.T.检测器收集极的偏压作用不能忽略，所以改变偏压，可以得到不同比例的背散射电子与二次电子的混合像。

样品倾角θ(电子束入射方向与样品表面法向方向的夹角)也会对背散射电子的产率η产生影响。当样品倾斜时，背散射电子角分布明显向前偏斜，形成一个向前峰，且有一个类似反射的发射极值。当θ角大于50°以后背散射电子的产率η增大甚至接近1。选择低检出角收集背散射电子会有最大的效率。

但是E.T.检测器一般情况下并不正对着背散射电子的前向峰，背散射电子检测效率的仍然不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用扫描电镜样品室内E.T.检测器接收背散射电子像的装置和方法，并且提高了背散射电子检测效率。

为了实现上面的目的，本发明中扫描电镜观察背散射电子像装置如图1所示，其特征在于该装置由样品预倾斜放置面(2)和反射板(7)组成。

为了提高背散射电子的接收率，本发明利用电子束相对于样品高角度倾斜入射时背散射电子形成一个向前峰，有一个类似反射的发射极值的原理。技术方案如下：

在扫描电镜的样品(3)和样品室内E.T.检测器(8)之间设计安放所述背散射电子的反射板(7)。扫描电镜电子束(4)高角度入射样品(3)激发的所述背散射电子(5)又高角度入射反射板(7)被E.T.检测器(8)接收，合理选择样品和反射板的位置和角度收集背散射电子会得到最大的检测效率。