施明哲，工业和信息化部电子第五研究所高级工程师，广东省电真空学会会员；广东省电子显微学会会员；中国电子显微镜学会会员。长期从事电子元器件可靠性的研究分析工作，在电子元器件的可靠性物理评价及失效分析等方面取得一定的研究成果，先后获所级奖励10几项；获FEI、Hitachi、 EDX和OXFORD等公司的全国性用户会的奖励约15项；中国电子显微镜学会的奖励1项；省部级科技奖励3项，发表学术论文约20篇。先后为省内外的同行们举办并主讲过14期的扫描电镜和能谱仪的原理及应用的培训课程。

　　《扫描电镜和能谱仪的原理与实用分析技术》是介绍扫描电镜和X射线能谱仪的原理和应用的专业书籍，全书共有两篇。第一篇主要介绍了扫描电镜的基本原理，包括扫描电镜的国内外发展历程、电镜的基本原理和结构、实际应用中常见的一些成像技术和具体应用、样品的处理、电镜日常的维护及保养，还介绍了电镜安装场地和环境的基本要求及相关参数。第二篇主要介绍能谱仪的基本原理、结构和实际的应用技术，包括Si（Li）与SDD两种不同的检测器。最后还简单地介绍了传统的罗兰圆和新型的平行光波谱仪的工作原理及其各自的特点。

上篇  扫描电镜的原理与实用分析技术

第1章  光学显微镜和电子显微镜的发展回顾及其成像方式的比较 （2）

1.1  光学显微镜的发展简史及几个基本概念 （2）

1.1.1  光学显微镜的发展简史 （3）

1.1.2  光学透镜的特性 （5）

1.1.3  可见光的衍射 （6）

1.2  电子显微镜综述 （8）

1.3  国外研制和发展电子显微镜的相关进程和成就 （11）

1.4  我国发展、研制和生产电镜的概况 （18）

1.5  3种显微镜成像方式的比较 （20）

1.5.1  当前的几种常见的扫描电镜 （22）

1.5.2  当前几种小型台式电镜 （23）

1.6  电子的基本性质及其与物质的相互作用 （24）

1.6.1  电子的基本参数 （24）

1.6.2  电子束的波长 （24）

1.6.3  入射电子和试样的相互作用及产生的信号电子 （26）

参考文献 （30）

第2章  扫描电镜的原理和结构 （31）

2.1  扫描电镜的原理 （31）

2.1.1  镜筒概述 （31）

2.1.2  供电系统 （31）

2.2  电子枪的束斑和束流 （34）

2.3  扫描电镜的放大倍率 （35）

2.4  扫描电镜的电子束斑 （36）

2.5  镜筒 （36）

2.6  电子枪阴极 （37）

2.6.1  钨阴极 （38）

2.6.2  氧化钇铱（Y2O3-Ir）阴极 （42）

2.6.3  六硼化镧阴极 （43）

2.6.4  场发射阴极电子枪 （48）

2.7  电磁透镜（Electromagnetic Lens） （54）

2.8  扫描偏转线圈（Scanning Coil） （57）

2.9  样品仓的外形与内部 （60）

2.9.1  几种样品仓的典型外观 （61）

2.9.2  样品仓的内部 （61）

2.9.3  特殊超大样品仓 （64）

2.9.4  几种特殊的样品台 （65）

2.10  真空压力单位和真空泵 （68）

2.10.1  电镜的真空系统 （69）

2.10.2  电镜的真空压力范围 （71）

2.10.3  旋片式机械泵 （71）

2.10.4  无油干式机械泵 （74）

2.10.5  油扩散泵 （77）

2.10.6  涡轮分子泵 （81）

2.10.7  离子吸附泵 （86）

2.11  环境和低真空扫描电镜 （88）

参考文献 （94）

第3章  扫描电镜的主要探测器及其成像 （96）

3.1  二次电子和背散射电子信号的收集和显示 （96）

3.2  二次电子探测器 （96）

3.3  二次电子像的性质 （97）

3.4  传统E-T型二次电子探测器的组成 （99）

3.5  光电倍增管 （100）

3.6  YAG材料的二次电子及背散射电子探测器 （104）

3.7  透镜内（IN-LENS）二次电子探测器 （105）

3.8  环境扫描和低真空电镜的二次电子探测器 （108）

3.8.1  气体二次电子探测器 （108）

3.8.2  大视场探测器 （110）

3.8.3  改进型低真空E-T二次电子探测器 （111）

3.9  与图像分辨力有关的几个主要因素 （112）

3.10  电子束流与束斑直径 （113）

3.11  图像的信噪比和灰度 （115）

3.12  试样上电流的进出关系 （119）

3.13  吸收电子像 （120）

3.14  电镜的图像分辨力与像素 （121）

3.15  图像的立体效应和入射电子束与试样之间的角度关系 （122）

3.15.1  图像的立体效应 （122）

3.15.2  入射电子束与试样之间的角度关系 （123）

3.15.3  倾斜角与二次电子发射系数和倾斜补偿 （124）

3.15.4  边缘效应 （126）

3.15.5  试样的原子序数效应 （127）

3.16  二次电子的电压衬度像 （127）

3.17  试样表面形貌与图像的反差 （129）

3.18  焦点深度（景深） （131）

3.19  物镜光栏的选择 （133）

3.20  加速电压效应 （134）

3.21  背散射电子的检测方式和图像 （136）

3.21.1  背散射电子的检测方式 （138）

3.21.2  背散射电子信号的接收与组合 （141）

3.22  阴极荧光像 （143）

3.23  束感生电流像 （146）

3.23.1  EBIC在半导体器件失效分析中的应用 （148）

3.24  图像处理功能 （152）

3.24.1  图像的微分 （152）

3.24.2  积分电路 （154）

3.24.3  非线性放大 （154）

3.25  扫描透射探测器 （156）

3.26  电子束减速着陆方式 （158）

参考文献 （160）

第4章  扫描电镜的实际操作 （162）

……