超高分辨率场发射扫描电子显微镜JSM-7800F介绍

1、Copyright(C)JEOL Ltd., All Rights Reserved.超高分解能FE-SEMJSM-7800F紹介JEOL SEM application team超高分辨率FE 書式設定超高分辨率场发射扫描电子显微镜 JSM-7800F介绍Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.2JSM-7800FJSM-7800F的的特特长长Point.2超级混合式物镜超级混合式物镜 : SHL超高分超高分辨率辨率( (1.2nm1.2nm1kV1kV选配功能选配功能 0.8nm0.8nm 1kV1kV）最适合于观察最适合于观察磁性材料磁性

2、材料和和EBSDEBSD分析分析 ( (样品附近没有样品附近没有磁磁场泄漏场泄漏)Point.1浸没式肖特基电子枪浸没式肖特基电子枪大大电流电流( (200nA 15kV)200nA 15kV)、长时间稳定长时间稳定、长寿命长寿命 ( (发射体保证发射体保证3 3年年) )Point.3用用新型新型探测器过滤电探测器过滤电子子能量能量自由选择来自样品表面的信息自由选择来自样品表面的信息Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.3JSM-7800FJSM-7800F的的特特长长Point.2超级混合式物镜超级混合式物镜 : SHL超高分超高分辨率辨

3、率( (1.2nm1.2nm1kV1kV选配功能选配功能 0.8nm0.8nm 1kV1kV）最适合于观察最适合于观察磁性材料磁性材料和和EBSDEBSD分析分析 ( (样品附近没有样品附近没有磁磁场泄漏场泄漏)Point.1浸没式肖特基电子枪浸没式肖特基电子枪大大电流电流( (200nA 15kV)200nA 15kV)、长时间稳定长时间稳定、长长寿命寿命 ( (发射体保证发射体保证3 3年年)Point.3用用新型新型探测探测器器过滤电子能量过滤电子能量自由自由选择来自样品表面的信息选择来自样品表面的信息Point.1浸没式肖特基电子枪浸没式肖特基电子枪大大电流电流(200nA 15kV)

4、(200nA 15kV)、长时间稳定长时间稳定、长长寿命寿命 ( (发射体保证发射体保证3 3年年)Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.4电子枪和聚光镜一体化电子枪和聚光镜一体化能高效利用电子枪发出的电子能高效利用电子枪发出的电子传统的电子枪传统的电子枪浸没式肖特基电子枪浸没式肖特基电子枪浸没式肖特基场发射电子枪浸没式肖特基场发射电子枪电子枪电子枪透镜磁场透镜磁场聚光镜聚光镜电子束电子束电流量约电流量约1010倍倍Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.电子枪和聚光镜一体化电子枪和聚光镜一体

5、化能高效利用电子枪发出的电子能高效利用电子枪发出的电子传统的电子枪传统的电子枪浸没式肖特基电子枪浸没式肖特基电子枪电子枪电子枪透镜磁场透镜磁场聚光镜聚光镜电子束电子束电流量约电流量约1010倍倍5浸没式肖特基场发射电子枪浸没式肖特基场发射电子枪能高效率地利用电子束能高效率地利用电子束长寿命的发射体长寿命的发射体保证保证3 3年年JEOL Only探针电流是探针电流是传统型的传统型的1010倍以上倍以上因此最适合于因此最适合于EDSEDS分析分析等等JEOL OnlyCopyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.6用浸没式肖特基场发射电子枪进行用浸没式

6、肖特基场发射电子枪进行快速分析快速分析. 可进行高通量的可进行高通量的 EDSEDS分析分析. 可进行可进行高空高空间分辨率的间分辨率的EDSEDS分析分析应用实例应用实例Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.7应用实例应用实例1 1. . 高通量的高通量的EDSEDS分析分析测试时间测试时间6060秒秒（实时实时）JEOL Only彩色面分布彩色面分布样品样品: :贴片贴片电容电容截面截面测试测试倍率倍率：x10,000 x10,000加速加速电压电压：5kV5kV探针电流探针电流：50nA50nA用用定性定性图谱的测试时间可进行图谱的测试

7、时间可进行元素元素面分布面分布用用低加速低加速电压可在电压可在短短时间内进行时间内进行高空高空间分辨率的间分辨率的元素元素面分布测试面分布测试Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.8应用实例应用实例2 2. . 高空高空间分辨率的间分辨率的EDSEDS分析分析样品样品 ： IC IC 截截面面定量定量面分布面分布 ( (重量重量%)%)测试倍率测试倍率：x22,000 x22,000 加速电压加速电压：6 kV 6 kV 探针电流探针电流：8 8 nAnA能将能将N N和和TiTi分离获取分离获取元素元素面分布图面分布图Copyright (

8、C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.9应用实例应用实例2 2. . 高空高空间分辨率的间分辨率的EDSEDS分析分析样品样品 ： IC IC 截截面面定量定量面分布面分布 ( (重量重量%)%)测试倍率测试倍率：x22,000 x22,000 加速电压加速电压：6 kV 6 kV 探针电流探针电流：8 8 nAnA能将能将N N和和TiTi分离获取分离获取元素元素面分布图面分布图减少电流量减少电流量提高提高空空间分辨率，间分辨率，能能进行进行100100纳米级清晰的面分布测试纳米级清晰的面分布测试。能获得能获得数百数百纳米的细微结构纳米的细微结构的彩色面分布图的

9、彩色面分布图Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.10JSM-7800FJSM-7800F的特长的特长Point.2超级混合式物镜超级混合式物镜 : SHL: SHL超高分超高分辨率辨率(1kV 1.2nm(1kV 1.2nm选配功能选配功能0.8nm0.8nm 1kV 1kV ）最适合于最适合于磁性材料磁性材料的观察和的观察和EBSDEBSD分析分析 ( (样品附近没有磁场样品附近没有磁场) )Point.1浸没式肖特基场发射电子枪浸没式肖特基场发射电子枪大大电流电流( (200nA 15kV)200nA 15kV)、长时间稳定长时间稳定、

10、长长寿命寿命 ( (发射体保证发射体保证3 3年年) )Point.3用用新型新型探测器过滤电子能量探测器过滤电子能量自由自由选择来自样品表面的信息选择来自样品表面的信息Point.2超级混合式物镜超级混合式物镜 : SHL: SHL超高分超高分辨率辨率( (1kV 1.2nm1kV 1.2nm选配功能选配功能0.8nm0.8nm 1kV 1kV ）最适合于最适合于磁性材料磁性材料的观察和的观察和EBSDEBSD分析分析 ( (样品附近没有磁场样品附近没有磁场) )Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.11超级混合式物镜超级混合式物镜( (S

11、HLSHL) )Semi-in-lens物镜物镜Out-lens物镜物镜超级混合式物镜超级混合式物镜SHLSHL集中了集中了semi-in-lenssemi-in-lens和和out-lensout-lens两者的长处两者的长处是是JEOLJEOL独独自自研发的新型卓越透镜研发的新型卓越透镜Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.Semi-in-lens物镜物镜Out-lens物镜物镜12Semi-in-lensSemi-in-lens和和Out-lensOut-lens的不同和特长的不同和特长透镜磁场透镜磁场工作距离短工作距离短 擅长高分辨率

12、观察擅长高分辨率观察工作距离长擅长工作距离长擅长观察磁性材料观察磁性材料和和 EBSDEBSD分析分析工作距离短工作距离短透镜磁场透镜磁场工作距离长工作距离长超级混合式物镜超级混合式物镜超高分解超高分解率观察率观察最适合于最适合于磁性材料磁性材料的观察和的观察和EBSDEBSD分析分析Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.13稳定度稳定度 重现性重现性观察绝观察绝缘体缘体观察观察磁性磁性材料材料EBSDEDS/WDS低倍低倍率观察率观察低加速低加速分辨率分辨率高加速高加速分辨率分辨率semi-in-lensout-lens稳定度稳定度 重现性

13、重现性观察绝观察绝缘体缘体观察观察磁性磁性材料材料EBSDEDS/WDS低倍低倍率观察率观察低加速低加速分辨率分辨率高加速高加速分辨率分辨率semi-in-lenssemi-in-lens物镜和物镜和out-lensout-lens物镜的功能评估物镜的功能评估Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.稳定度稳定度 重现性重现性观察绝观察绝缘体缘体观察观察磁性磁性材料材料EBSDEDS/WDS低倍低倍率观察率观察低加速低加速分辨率分辨率高加速高加速分辨率分辨率semi-in-lensout-lens稳定度稳定度 重现性重现性观察绝观察绝缘体缘体观察

14、观察磁性磁性材料材料EBSDEDS/WDS低倍低倍率观察率观察低加速低加速分辨率分辨率高加速高加速分辨率分辨率14超级混合式物镜超级混合式物镜( (SHLSHL) )的功能评估的功能评估稳定度稳定度 重现重现性性观察绝缘体观察绝缘体观察观察磁性磁性材料材料EBSDEDS/WDS低倍低倍率观察率观察低加速低加速分辨率分辨率高加速高加速分辨率分辨率超级混合式物镜超级混合式物镜Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.1515SHL超高超高分辨率观察分辨率观察1. 碳上的镀金颗粒碳上的镀金颗粒2. 石墨烯石墨烯3. 锂离子电池的隔膜锂离子电池的隔膜4.

15、 蓝光光盘蓝光光盘应用实例应用实例Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.16极极低加速低加速电压图像电压图像 80 80 V VJSM-7800JSM-7800在在80V80V的电压下也能观察高品质的图像的电压下也能观察高品质的图像通过观察样品表面可以进行纳米结构的分析通过观察样品表面可以进行纳米结构的分析应用实例应用实例1 1. . 碳上的镀金颗粒碳上的镀金颗粒8 8万倍万倍1212万倍万倍JEOL OnlyCopyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.17在在高加速高加速电压下呈电压下呈“透明透

16、明”状的样品也能观察其状的样品也能观察其表面表面应用实例应用实例2 2. . 石墨烯石墨烯极极低加速低加速电压图像电压图像 80 80 V VCopyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.18应用实例应用实例3 3. . 锂离子电池的隔膜锂离子电池的隔膜加速加速电压电压 100100 V VCopyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.19应用实例应用实例4 4. . 蓝色光盘蓝色光盘 ( (记录层记录层)背散射电子为主背散射电子为主加速加速电压电压 ：1.5kV1.5kV工作距离工作距离( (WD)WD)

17、：2mm2mm过滤器电压过滤器电压：-1400V-1400V探测器探测器：UEDUEDCopyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.2020SHL最适合于最适合于磁性材料磁性材料和和EBSDEBSD分析的电子光学设计分析的电子光学设计1. 磁性磁性材料材料分析分析：Fe3O4 Fe3O4 纳米颗粒集合体纳米颗粒集合体2. EBSDEBSD晶体取向分析晶体取向分析：钕铁硼钕铁硼3. EBSDEBSD晶体取向分析晶体取向分析：碳钢碳钢应用实例应用实例Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.21应用实例应用

18、实例1 1. Fe. Fe3 3O O4 4 纳米颗粒纳米颗粒集集合体合体加速加速电压电压 : 1.0 : 1.0 keVkeV(GB)(GB)WD : 4.0 mm资料提供资料提供 : : 日本东北大学日本东北大学 多元多元物质物质科科学研究所学研究所阿尻雅文教授阿尻雅文教授 富樫富樫贵贵成成博士博士Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.22EBSDEBSD高精度高精度晶体取向分析晶体取向分析应用实例应用实例2.2.钕钕铁硼铁硼NDTD也适合于也适合于磁性材料磁性材料的的高精度高精度晶体取向分析晶体取向分析分析点分析点: 118585: 1

19、18585尺寸尺寸: : X Max: 80.00 X Max: 80.00 mm Y Y Max: 79.89 Max: 79.89 mm 步长步长: 0.25 : 0.25 mm相相: Nd2Fe14B: Nd2Fe14BCopyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.23应用实例应用实例3. 3. 碳钢碳钢 EBSDEBSD 图像图像10001000倍倍 ND ND方方向图向图像像10001000倍倍IQIQ（图像质量）图像（图像质量）图像也适合于也适合于磁性材料磁性材料的的高精度高精度晶体取向分析晶体取向分析加速加速电压电压：2020 kVkV

20、WDWD：20mm20mm探针电流探针电流：8 8 nAnA100100 nm nm 步长步长样品样品：碳钢碳钢（S25CS25C）直径直径：3232 mmmm高高度度：2020 mmmm样品制备样品制备：金刚石砂轮研磨金刚石砂轮研磨、胶体二氧化硅抛光胶体二氧化硅抛光Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.24利用利用LDFLDF（Large Depth of Focus modeLarge Depth of Focus mode）模式可以模式可以大大角度地角度地倾斜观察，最倾斜观察，最适合于合于EBSDEBSD分析分析。在倾斜在倾斜的样品上的

21、样品上容易聚焦容易聚焦加速加速电压电压：15.0 kV15.0 kVLDF模式 Large Depth of FocusJEOL OnlyCopyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.25LDFLDF模式的大面积模式的大面积EBSDEBSD分析分析3cm分析区域分析区域：7mm7mm21mm21mm倍率倍率：1212样品倾斜样品倾斜：7070分析点分析点：803400803400尺寸尺寸: : X X MaxMax： 7305.00 7305.00 m mY Y MaxMax： 2139521395.16 .16 m m 步长步长：15.0015.0

22、0 mm不用移动样品台不用移动样品台也能进行大面积的也能进行大面积的EBSDEBSD分析分析IQNDRDTDCopyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.26Point.2超级混合式物镜超级混合式物镜 : SHL: SHL超高分超高分辨率辨率( (1.2nm1.2nm1kV1kV选配功能选配功能0.8nm0.8nm 1kV1kV）最适合于观察最适合于观察磁性材料磁性材料和和EBSDEBSD分析分析 ( (样品附近没有样品附近没有磁磁场泄漏场泄漏) )Point.1浸没式肖特基场发射电子枪浸没式肖特基场发射电子枪大大电电流流(200nA 15kV)(2

23、00nA 15kV)、长时间稳定长时间稳定、长长寿命寿命 ( (发射体保证发射体保证3 3年年) )Point.3用用新型新型探测器过滤电子能量探测器过滤电子能量自由选择来自样品表面的信息自由选择来自样品表面的信息JSM-7800FJSM-7800F的特长的特长Point.3用用新型新型探测器过滤电子能量探测器过滤电子能量自由选择来自样品表面的信息自由选择来自样品表面的信息Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.27新型新型探测器系统探测器系统光阑角度控制透镜光阑角度控制透镜能量过滤器能量过滤器超级混合式物镜超级混合式物镜观察样品观察样品UED

24、高位探测器高位探测器USD高位二次电子探测器高位二次电子探测器BED可插拔可插拔式式背散射电子探测器背散射电子探测器LED低位探测器低位探测器Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.28通过通过新型新型探测器检测样品探测器检测样品样品样品：碳上的镀金颗粒碳上的镀金颗粒加速加速电压电压：3.0 kV3.0 kVWDWD：2.5mm2.5mmCopyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.29通过通过新型新型探测器检测探测器检测信号信号能量过滤器能量过滤器UED 高位探测器高位探测器过滤器电压过滤器电压：-

25、360V-360V信号信号二次二次电子电子表面形表面形貌貌成分成分信息信息晶体取向晶体取向大大角度角度背散射电背散射电子子由过滤器选择由过滤器选择Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.30信号信号二次二次电子电子表面表面形貌形貌边缘效应边缘效应信息信息USD USD 高位高位二次二次电子探测器电子探测器通过通过新型新型探测器检测信号探测器检测信号Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.31LED LED 低位探测器低位探测器信号信号短短WDWD: :背散射电子为主背散射电子为主信息信息表面表面

26、形貌形貌长长WDWD: :二次二次电子和极低电子和极低角度背散射电子混合角度背散射电子混合通过通过新型新型探测器检测信号探测器检测信号Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.32BED BED 可插拔式背散射电子探测器可插拔式背散射电子探测器信号信号成分成分形貌形貌信息信息晶体取向晶体取向背散射电子背散射电子通过通过新型新型探测器检测探测器检测信号信号Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.33可以同时观察获取四种可以同时观察获取四种画像画像USDBEDLEDUED过滤器电压过滤器电压：-360V-360V同同时进行观察的实例时进行观察的实例Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.34用用新型新型探测器选择信息探测器选择信息1. 催化剂催化剂：AuTiOAuTiO2 22. 石墨烯石墨烯应用实例应用实例Copyright (C) JEOL Ltd., All Rights Reserved.35UEDUSD1. 催化剂催化剂：AuTiOAuTiO2 2资料提供资料提供： F.SchthF.Schth教授教授Max-Planc