GB T 23414-2009 微束分析.扫描电子显微术.术语.pdf
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1、1CS 0104037:37020N 33 a圄中华人民共和国国家标准GBT 234 1 42009IS0 22493:2008微束分析 扫描电子显微术 术语Microbeam analysis-Scanning electron microscopy-Vocabulary20090401发布(1S0 22493:2008,IDT)2009-12-01实施宰瞀粥紫褫譬襻瞥星发布中国国家标准化管理委员会“”1GBT 23414-2009IS0 22493:2008目 次前言引言。1范围2缩略语-3 SEM物理基础术语4 SEM仪器术语5 SEM成像和图像处理术语6 SEM图像诠释和分析术语。7
2、SEM图像放大倍率和分辨率校正及测量术语参考文献。中文索引英文索引工0mM”珀毖刖 置GBT 23414-2009IS0 22493:2008本标准等同采用国际标准ISO 22493:2008微束分析扫描电子显微术术语(英文版)。为了便于使用,本标准做了下列编辑性修改:“本国际标准”一词改为“本标准”;删除国际标准的前言。“扫描电子显微镜”简称“扫描电镜”。增加了中文索引。本标准由全国微束分析标准化技术委员会提出并归口。本标准起草单位:中国科学院上海硅酸盐研究所。本标准主要起草人:李香庭、曾毅。GBT 23414-2009ISO 22493:2008引 言SEM技术通常用于观察和表征金属、合金
3、、陶瓷、玻璃、矿物、聚合物和粉体等固体材料在微米一纳米范围内的形貌和组织。另外,应用聚焦离子束与扫描电镜分析技术能产生3维结构。SEM技术的物理基础是电子光学、电子散射和二次电子发射的机理。SEM技术是微束分析(MBA)的一个主要分支,已广泛应用于高技术工业、基础工业、冶金和地质、生物和医药、环境保护和商贸等领域。各技术领域的术语标准化是该领域标准化发展的先决条件之一。本标准是有关SEM的术语,它包含扫描电镜在科学和工程领域实践中共同应用的术语定义。本标准是ISOTC 202一微束分析技术委员会,SCl一术语分技术委员会为完成微束分析(MBA)领域中电子探针显微分析(EPMA)、扫描电子显微术
4、(SEM)、分析电子显微术(AEM)、能谱法(EDx)等系列标准中的第二个标准,主要内容包括:SEM物理基础术语;SEM仪器术语;SEM成像和图像处理术语;SEM图像诠释和分析术语;SEM图像放大倍率和分辩率校正及测量术语。GBT 23414-2009IS0 22493:2008微束分析扫描电子显微术术语1范围本标准定义了扫描电子显微术(SEM)实践中使用的术语。包括一般术语和按技术分类的具体概念的术语,也包括已经在ISO 23833中定义的术语。本标准适用于所有有关SEM实践的标准化文件。另外,本标准的某些术语定义,也适用于相关领域的文件例如:电子探针显微分析(EPMA)、分析电子显微术(A
5、EM)、能谱法(EDX)等。2缩略语AEM analytical electron microscopymicroscopeBSE(BE)backscattered electronCPSEM controlled pressure scanning electron microscopeCRT cathode ray tubeEBIC electron beam induced currentEBSD electron backscatterbackscattenng diffractionEDS energy dispersive Xray spectrometerspectrometry
6、EDX energy dispersive Xray spectrometryEPMA electron probe micro analysisanalyzerESEM environmentaI scanning electron microscopemicroscopyFWHM full width at half maximumSE secondary electronSEM scanning electron microscopemicroscopyVPSEM variable-pressure scanning electron microscopemicroscopy3 SEM物
7、理基础术语31电子光学electron optics有关电子穿过静电场和或电磁场运动的科学。31 1电子源 electron source电子光学系统中,形成电子束所需的电子发射装置。3111能量扩展energy spread发射电子的能量分散。3112有效电子源尺寸effective source size电子源的有效尺寸。312电子发射electron emission在一定的激发条件下,电子从材料表面的出射。分析电子显微术分析电子显微镜背散射电子可控气压扫描电镜阴极射线管电子束感生电流电子背散射衍射能谱仪能谱法能谱法电子探针显微分析电子探针仪环境扫描电镜环境扫描电子显微术谱峰半高宽二次电
8、子扫描电镜扫描电子显微术可变气压扫描电镜可变气压扫描电子显微术GBT 23414-2009$0 22493:200831Z1场发射field emission用强电场使电子从材料表面发射。31211冷场发射cold field emission阴极在室温和高真空环境中,完全由于高强度静电场产生的场发射过程。31212热场发射thermal field emission肖特基发射Schottky emission在高真空环境中,运用高压电场和高温使阴极尖端产生的场发射过程。3122热电子发射thermionic emi镕ion利用高温使阴极电子克服逸出功而逸出到真空的电子发射。313电子透镜el
9、ectron lens电子光学系统的基本组件,使电子通过其静电场和或电磁场作用而改变运动轨迹。3131静电透镜 electrostatic lens应用特定结构的电极形成静电场的电子透镜。3 132电磁透镜electromagnetic lens应用特定结构的电磁线圈(或永久磁铁)和极靴形成电磁场的电子透镜。314聚焦focusing应用电子透镜使电子会聚到一个特定点。315缩小倍率demagnification电子束通过透镜会聚前、后其直径缩小的比率。32电子散射electron scattering由于入射电子和试样中原子或者电子的碰撞而导致的电子偏转和或动能损失。321弹性散射elast
10、ic scattering碰撞体系中电子能量和动量守恒的散射。3211背散射backscattering入射电子在试样中经多次偏转后,电子重新逸出试样表面的现象。322非弹性散射inelastic scattering碰撞体系中电子能量和或动量不守恒的散射。注:对非弹性散射,电子轨道角度改变一般小于001弧度。323散射截面scattering cross section垂直于入射辐射的假设面积,是表示几何上截取的被一个散射粒子实际散射的辐射总量。注:散射截面一般以面积(m2)表示。2GBT 23414-20091S0 22493:2008324平均自由程meanfree path物质中电子散
11、射事件之问的平均距离。325贝蒂范围Bethe range电子能在任何物质(包括真空和试样)中传播的总距离的一种估算,它是由从入射能量到低阈值能量(例如1 eV)范围内对Bethe阻止本领方程进行积分获得。注:此处假设电子在物质中的能量损失是连续的,而实际散射过程中能量损失是不连续的。33背散射电子backscattered electron(BSE)通过背散射过程从试样的电子入射表面出射的电子。注:通常把能量大于50 eV的电子称为背散射电子。331背散射系数backseattering coefficientBSE产额BSE yield背散射电子总数与入射电子总数之比。332背散射电子角分
12、布BSE angular distribution用背散射电子与试样表面法线所构成的发射角函数表示背散射电子的分布。333BSE与原子序数的关系BSE atomic number dependence背散射系数的变化与试样原子序数的函数关系。334BSE与束能量的关系BSE beam energy dependence背散射系数随电子束能量的变化关系。335BSE的深度分布BSE depth distribution背散射电子在逸出试样表面之前进入试样最大深度的分布。336BSE能量分布BSE energy distribution背散射电子的分布与其发射能量的函数关系。337BSE逸出深度B
13、SE escape depth试样中能产生背散射电子的最大深度。338BSE横向空间分布BSE lateral spatial distribution从试样逸出的背散射电子的二维分布与电子束轰击点到电子逸出点的横向距离的函数关系。34二次电子secondary electron由于入射电子轰击试样而从试样表面发射的电子。注:通常将能量小于50 eV的电子称为二次电子。341SE产额SE yield二次电子系数secondary electron coefficient每个人射电子产生的二次电子总数。GBT 23414-2009ISO 22493:2008342SE角分布SE angular
14、distribution二次电子的分布与其试样表面法线所成发射角的函数关系。343SE能量分布SE energy distribution二次电子的分布与其发射能量的函数关系。344SE逸出深度SE escape depth二次电子从试样表面下逸出的最大深度。345SE与倾斜角的关系SE tilt dependence倾斜试样改变电子束入射角对二次电子发射的影响。346二次电子1 SEl(SEI)由入射电子在试样中激发的二次电子。347二次电子2 SE2(SE)由试样中背散射电子激发的二次电子。348二次电子3 SE3(SE)由试样的电子背散射在远离电子束入射点产生的二次电子。349二次电子4
15、 SE4(SEIV)由人射束的电子在电子光学镜筒内激发的二次电子。35电子穿透electron penetration具有一定能量的入射电子在试样中损失全都能量前,向前穿行的物理过程。351电子射程electron range电子在固体试样中穿行的直线距离。352相互作用体积interaction volume入射束电子在试样内穿行并发生弹性和非弹性散射的体积。353信息体积information volume试样中产生可测量的信号源体积。354穿透深度penetration depth入射电子在试样中穿行的深度。355蒙特卡罗模拟Monte Carlo simulation应用随机采样技术近
16、似计算测量结果的方法,通常用计算机产生随机数的方法来控制电子交互作用的物理过程。4GBT 23414-2009IS0 22493:200836电子通道electron channelling晶体材料中沿低原子密度方向出现较大的电子穿透深度的物理过程。37电子衍射electron diffraction入射电子束相对于晶体原子面的特定角度产生强散射的物理过程。371电子背散射衍射(EBSD)electron backscattering diffraction(EBSD)被入射电子束照射的高倾斜角试样的原子面与背散射电子间的衍射过程。4 SEM仪器术语41电子枪 electron gun产生具有
17、确定动能电子束的部件。411场发射电子枪field emission gun应用场发射的电子枪。4111冷场发射电子枪cold field emission gun应用冷场发射的电子枪。41111取出电极extracting electrode应用静电场从电子源取出电子的电极。41112瞬时加热flashing为了清洁冷场发射电子枪的电子源尖端表面,而采用的短时间加热过程。4112热场发射电子枪thermal field emission gun应用热场发射的电子枪。412热发射电子枪thermionic emi$ion gun应用热电子发射的电子枪。4121钨发夹式电子枪tungsten h
18、airpin gun应用钨发夹式灯丝作为阴极的热电子发射电子枪。4122六硼化镧电子枪LaB6 gun应用LaBs单晶作热阴极的热电子发射电子枪。4123阳极anode电子枪中相对于阴极具有高电位的一个电极,用于加速从阴极发射的电子。4124阴极cathode电子枪中相对于阳极具有负电位的一个电极。5GBT 23414-2009150 22493:20084125栅极帽Wehnelt cylinder置于电子枪的阳极和阴极之间的帽状电极,该电极用于聚焦电子枪内的电子并控制电子发射量。413亮度brightness卢在聚焦点位置的单位面积和电子束的单位立体角的电流。注:亮度由式(1)给出:口一4
19、 z(2d2一) (1)式中:f电流(A);d 聚焦点位置的束径(m);a电子柬半张角(弧度)。414约化亮度reduced brightness单位电子束加速电压的亮度(束流密度)。注:约化亮度由式(2)给出:口7一V (2)式中:V电子柬加速电压;卢一测量的亮度。415发射电流emission current由阴极发射的总电流。416饱和 saturation在给定的阴极加热条件下,改变阴极加热电流仅引起电子束流的很小变化,该状态下束流值接近其最大值。42电子透镜系统electron lens system达到特定电子光学功能的不同电子透镜的组合。421像差aberration电子光学元件
20、偏离其理想性能的缺陷,例如降低透镜光学性能的球差、色差、衍射等透镜缺陷。4211色差 chromatic aberration由于同一点发射的电子能量有微小差别,使电子聚焦在像平面不同位置而形成的透镜缺陷。4212球差spherical aberration由于电子轨道中远离光轴的电子通过透镜磁场时,比近光轴电子具有更强折射而形成的透镜缺陷。422光阑aperture用于限定透镜电子通过的轴向开iL薄片。RGBT 234 14-2009IS0 22493:20084221光阑角aperture angle电子束聚集点对光阑直径所张开的半角。4222光阑衍射aperture diffractio
21、n电子通过直径非常小的光阑时,由于电子的波动性,在高斯像平面上会产生一个衍射花样而不再是一个点的一种缺陷。4223物镜光阑objective aperture限制入射到试样上的电子束横截面积的光阑。4224有效物镜光阑virtual objective aperture末级聚光镜与物镜之间的限制电子束的光阑。423像散astigmatism一个物点发出的电子,不是像理想柱状透镜聚焦成一点,而是聚焦形成两条互成90。的分离聚焦线。注:像散是由于极靴加工精度、极靴材料不均匀、透镜内线圈不对称及不完善的光阑形成的透镜不对称磁场产生。4231消像散器stigmator用弱附加磁场来校正像散的装置。42
22、4聚光镜eondeuser lens对传输电子进行会聚或者发散的电子光学部件。注:聚光镜的主要功能是设置束流和控制柬径。425物镜oHective lens显微镜中靠近试样的透镜。注:物镜的主要功能是对探针作最终聚焦。4251锥形透镜conical lens圆锥指向试样的圆锥形物镜。4,252浸没式透镜immersion lens试样置于透镜电磁场内的电子透镜,该透镜内的试样附近电磁场变化急剧。4253snorkel透镜snorkel lens非对称单极结构的物镜,其特点是适合于大试样、像散小、有利于穿过透镜的电子检测和成像。43扫描系统scanning system电子光学系统中的一个装置,
23、其功能是实现电子束在试样表面进行时问可控的1维或者2维运动,并同步收集信号以产生线扫描或者图像。431模拟扫描系统analogue scanning system以模拟电路作为扫描信号源的扫描系统。该系统中电子束沿x轴(线扫描)快速连续扫描,沿Y轴(帧扫描)连续垂直慢扫描,形成一个近似于矩形的扫描。7GBT 23414-2009IS0 22493:2008432数字扫描系统digital scanning system以数字电路作为扫描信号源的扫描系统。该系统中电子束进行不连续运动,既在矩阵中一个特定点(z,y)停留一定时间(驻留时间)后,再运动到下一个数据采集点。433双偏转double d
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- GB 23414 2009 分析 扫描 电子 显微 术语
