赛默飞世尔材料与结构分析
赛默飞世尔材料与结构分析

技术分享丨赛默飞RGB CL阴极荧光探测器

2024-07-09338

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阴极发光(CL)原理

阴极发光是固体物质的一种表面物理荧光现象,在扫描电镜中,当一束高能电子束轰击固体样品的表面时,入射电子与样品发生作用,产生诸如二次电子、背散射电子、特征X射线、俄歇电子等信号,而对于某些特定材料,如矿物、氧化铝、三/五族材料(GaAs,InGaN)、磷光剂、燃料及一些有机化合物等,入射电子会将材料的电子轰击至导带让其处于激发态,受轰击电子会快速回复至价带,回复过程中产生的能量差就以可见光的形式释放出来,即阴极发光,阴极发光是一种荧光,又称阴极荧光,其发光波谱多数为可见光范畴,波长多数在400~760nm之间。阴极荧光的发生是由于物质中有杂质元素的存在或晶体结构中如位错、空位和偏离化学计量比、结晶体中的无序、晶格破坏等缺陷的存在。


02

阴极荧光探测器

利用专用阴极荧光探测器(CL探测器)采集阴极荧光(CL)数据,在地质、光电、失效分析、陶瓷、玻璃及其他领域,揭示样品中利用常规电子信号或X射线成像技术无法显示的特性。将CL数据与形貌、晶体结构和元素信息相关联,可以更好地了解样品的光子特性、组成、材料质量或是历史。

T锆石颗粒的SE和CL成像,显示不同微观信息:

传统CL探测器依赖样品与物镜之间的反光镜,为了有效检测荧光信号,反光镜需要在大的(固定的)工作距离下精确对中。这种设计限制了扫描电镜的视野宽度,也限制甚至阻止了电子和X射线的检测,需要将CL探测器退出再次扫描样品才能获取此类信号。

T传统CL探测器结构如下所示:

赛默飞新型RGB CL探测器采用平面式设计,消除了反光镜的诸多限制,与伸缩式背散射电子探测器类似,可在样品和物镜之间滑动。探测器面积大,无需进行光学对中,且不影响视野宽度。CL探测器采集信号的同时,不影响二次电子(SE)、背散射电子(BSE)、X射线信号等的采集,这样,对样品扫描一次,就可将CL数据与SE、BSE和 EDS多重信号关联起来。

赛默飞RGB CL探测器结构如下所示:

RGB CL探测器集成在电镜用户界面中,电子束开始扫描即可获取彩色图像,助力多用户实验室,获得CL数据,并与多种数据进行无忧关联。

赛默飞用户界面中四窗口同步成像显示如下:



赛默飞RGB CL探测器特点

  1. 多分割探测器可同步采集红色、绿色、蓝色(RGB)信号,也可采集全色信号

  2. 可探测的光谱响应范围:350 ~ 900 nm

  3. 气动伸缩式探头设计,软件控制一键切换

  4. 大视野观察和成像(探测器不影响扫描电镜的最大视野范围)

  5. 灵活的工作距离范围;可在较小工作距离下工作,无需退出探测器

  6. 完全集成在扫描电镜用户界面中,设置有安全保护限制等

  7. 可通过真彩图像校准或是彩色衬度强化生成彩色图像

  8. 兼容Maps大面积图像采集和拼接,支持电镜同步采集SE / BSE / EDS(需要相关许可证号)

  9. 可与高/低真空探测器及镜筒内探测器同时成像



03

RGB CL 成像示例

T老式电视 (CRT -阴极射线管)显示器上的

RGB荧光粉成像显示如下:

T老式电视 (CRT -阴极射线管)显示器上的

RGB荧光粉SE+CL同步成像显示如下:

T砂岩样品的CL图像

T微裂缝恢复 - 碎屑颗粒的压碎和愈合作用表征

T砂岩样品的石英次生加大现象表征

T锆石颗粒的CL成像

T锆石颗粒的CL彩色成像

T锆石样品的大面积CL彩色成像(Maps CL)

T锆石样品的大面积CL彩色成像(Maps CL)

T磷灰石颗粒的BSE、CL及BSE+CL叠加成像

T磷灰石样品的大面积BSE及CL成像(Maps CL)

T独居石颗粒的BSE及CL RGB成像

T钻石CL多模式同时成像

T通过CL寻找GaN缺陷


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