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钨灯丝电镜 发布时间:2016-07-16 14:48:35


1. 设备型号

三台Hitachi(日立)钨灯丝电镜,分别是日立-钨灯丝电镜-SU 1510(配备能谱仪EDS)、日立-钨灯丝电镜-3400N(配备能谱仪EDS)和日立-钨灯丝电镜-FlexSEM1000(配备能谱仪EDS)。

钨灯丝SEM.png


2. 原理 

扫描电镜,全称为扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,简称SEM),SEM的工作原理是用一束极细的电子束扫描样品,在样品表面激发出次级电子,次级电子的多少与电子束入射角有关,也就是说与样品的表面结构有关,次级电子由探测体收集,并在那里被闪烁器转变为光信号,再经光电倍增管和放大器转变为电信号来控制荧光屏上电子束的强度,显示出与电子束同步的扫描图像。图像为立体形象,反映了标本的表面结构。


扫描电镜的分类主要是根据其电子枪的种类来分的,电子枪的必要特性是亮度要高、电子能量散布 (Energy Spread) 要小,目前常用的电子枪有钨(W)灯丝、六硼化镧(LaB6)灯丝、场发射三种,不同的灯丝在电子源大小、电流量、电流稳定度及电子源寿命等均有差异。


钨灯丝扫描电镜是使用最普遍的扫描电镜,以热发射 (Thermionization) 式来发射电子,电子能量散布为 2 eV,钨的功函数约为4.5eV,钨灯丝系一直径约100μm,弯曲成V形的细线,操作温度约2700K,电流密度为1.75A/cm2,在使用中灯丝的直径随着钨丝的蒸发变小,使用寿命约为40~80小时。


3. 性能参数

设备能够满足可以观察直径为0~200mm(8〞wafer)的试样。     

放大倍率:×5~×300,000。


钨灯丝扫描电镜(SEM)-Hitachi SU-1510性能参数

项目

描述

SE分辨率

3.0nm(30kV),高真空模式

BSE分辨率

4.0nm(30kV),低真空模式(60Pa)

放大倍率

5X~300,000X

加速电压

0.3~30kV

低真空范围

6~270Pa

样品台

手动驱动

X=0~80mm Y=0~40mm Z=5~50mm 

T=-20°~+80° R=360°

最大样品高度

60mm(WD=15mm)

灯丝

预对中钨灯丝

物镜光阑

可移动式4孔物镜光阑

枪偏压

固定比例偏压、手动偏压、自动四偏压

检测器

二次电子探测器SE

高灵敏度半导体背散射电子检测器BSE

EDS探测器(Oxford,Be4-Pu94,~130eV)

自动调校

自动灯丝饱和、自动四偏压、自动枪对中、自动束流设定、自动合轴、自动聚焦消像散、自动对比度亮度


钨灯丝扫描电镜(SEM)-Hitachi S-3400N性能参数

项目

描述

SE分辨率

3.0nm(30kV),高真空模式

10nm(3kV),高真空模式

BSE分辨率

4.0nm(30kV),低真空模式

放大倍率

5X~300,000X

加速电压

0.3~30kV

低真空范围

6~270Pa

样品台

五轴马达驱动

X=0~100mm  Y=0~50mm  Z=5~65mm

T=-20°~+90°  R=360°

最大样品高度

80mm(WD=10mm)

灯丝

预对中钨灯丝

物镜光阑

可移动式4孔物镜光阑

枪偏压

固定比例偏压、手动偏压、自动四偏压

检测器

二次电子探测器SE

高灵敏度半导体背散射电子检测器BSE

EDS探测器(Oxford,Be4-Pu94,~130eV)

自动调校

自动灯丝饱和、自动四偏压、自动枪对中、自动束流设定、自动合轴、自动聚焦消像散、自动对比度亮度


钨灯丝电镜-FlexSEM1000性能参数

项目

描述

SE分辨率

4.0nm(20kV),高真空模式; 15.0nm(1kV),高真空模式

BSE分辨率

5.0nm(20kV),低真空模式

放大倍率

6X~300,000X

加速电压

0.3~20kV

低真空范围

6~100Pa

样品台

三轴马达驱动

X=0~50mm  Y=0~40mm  Z=5~33mm T=-15°~+90°  R=360°

最大样品高度

40mm

最大样品尺寸

80 mm

灯丝

预对中钨灯丝

枪偏压

固定比例偏压、手动偏压、自动四偏压

检测器

高灵敏度低真空二次电子探测器(UVD)

高灵敏度半导体背散射电子检测器BSE

EDS探测器(Oxford,Li3,Be4-Cf98)

自动调校

自动灯丝饱和、自动四偏压、自动枪对中、自动束流设定、自动合轴、自动聚焦消像散、自动对比度亮度


4. 服务项目

(1).金属、陶瓷、矿物、水泥、半导体、纸张、塑料、食品、农作物等材料的显微形貌、晶体结构和相组织的观察与分析。

(2).各种材料微区化学成分的定性和定量检测;金属材料牌号的确定。

(3).机械零部件、电子元器件失效分析。

(4).粉末、微粒纳米样品形态和粒度的测定。

(5).复合材料界面特性的研究。

(6).表面微量污染物、异物及其来源分析。

(7).表面镀层成分、镀层厚度与结构分析。


5. 送样需知

不导电样品需做喷金/碳处理;

样品高度不大于25mm,直径不大于50mm。 


6. 特点

分辨率高,放大倍数范围广,可以从几倍到几十万倍,连续可调,便于寻找缺陷并建立微观形貌和宏观形貌之间的联系;景深大,有很强的立体感,适于观察像断口那样粗糙的表面;加配能谱仪和波谱仪后,可同时进行成分分析。


7. 应用领域及案例分析

(1)颗粒观察

颗粒观察


(2)金属断面形貌图及元素分布

金属断面形貌图及元素分布


(3)支架镀层银迁移


(4)金线疲劳断裂、熔断成球图


(5)支架镀层硫化、氯化


(6)氩离子截面抛光+SEM

支架镀层二焊点截面抛光

支架镀层切片分析


image.png

PCB盲孔分析


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