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电子扫描声(热波)显微镜
发布时间:2014-3-13 14:32:52  点击率:791
1. 工作原理:

  扫描电子声显微镜技术是在扫描电子显微镜的基础上发展起来的一种基于热声效应的无损检测技术。当扫描电子显微镜的探测电子束对样品进行扫描成像时,入射的电子会把入射的能量部分转化成热能,从而使样品表面及亚表面层的温度升高。通过对扫描电子束实现强度调制,从而使样品表面及亚表面周期性加热激发声波(电子声信号)。检测不同位置的声信号的振幅和相位,可分析样品在不同深度的结构、性质和参量,实现分层成像。由于电子束能聚焦得比较细,其成象分辨率优于光声显微镜,特别适合于介观范畴的成象检测。
为增强声信号并抑制噪声,使用高性能的前置放大器和锁相放大器对信号进行放大和锁相处理,实现高灵敏度、高分辨率分层成像:

(1)    振幅和相位成像:因为电子入射有一定的深度,所以电子声信号的振幅不仅反映了样品的表面结构,而且与亚表面结构有关。而相位则主要反映亚表面的结构。比较振幅和相位的成像结果,可以区别表面和亚表面的结构差异。
(2)    矢量成像:由于电子声信号的相位滞后随深度而变化,所以通过调节参考信号的相位,就能检测不同深度产生的电子声信号,由此可以获得不同深度结构的分层成像。

2. 主要性能指标:

(1)工作频率1 Hz-1 MHz连续可调。
(2)空间分辨率随深度变化,表面分辨率略低于同一扫描电子显微镜,优于0.5μm。
(3 )深度方向分层效果明显,其分辨率视深度和频率而定,一般为0.5 –  100 μm
(4) 图象灰度等级:黑白 256等级; 伪彩色 32×8种彩色
(5) 有图象对比度增强,对比度反转等多种图象处理功能
 
 3. 应用范围:

(1)半导体材料和器件的研究、分层检测及其对生产工艺流程的控制等。
(2)层状或不均匀材料的分层研究和检测。
(3)固体电畴或磁畴的成像等的研究,畴形态及其畴动力学领域的研究。
(4)多晶材料的晶体形貌的研究。
(5)各种固体残余应力的研究。
(6)生物组织、大分子结构的分层研究和检测,组织损伤研究等。
 
    近年来,利用本仪器对集成电路等半导体器件以及材料、金属材料的晶粒及残余应力、以及生物医学组织等进行分层成象,对其中的缺陷和微细结构进行成象检测,取得很有价值的结果。