日立钨灯丝扫描电镜在PCB领域中的应用

钨灯丝扫描电镜聚焦和消象散步骤一、样品装载和开机：1、样品制作、安装。

（根据样品导电性强弱来判定是否镀膜）2、打开电脑、显示器及电镜电源。

3、替换样品台，按Exchange键，抽真空。

（换样前若样品室有真空，需提前释放。

）4、开软件，双击桌面的SENSE-SEM图标，等待软件运行。

二、测试：1至11为整个测试的操作流程，14为练习内容，可以比较样品台高度Z不同，电镜测出图片效果。

Z最低，图片景深好。

Z比最低点高，图片清晰度好。

1、调样品台高度，Z轴调最低点位置，最小值-22.0（大约）。

实际测样中样品台高度要根据样品情况来调整。

2、选合适加速电压、探测器类型及高真空模式后，点击“start”开始调试。

3、放大画面前实时图像若为白色，向右调节第一聚光透镜电流CL1.（CL2为最右端）。

4、Collector-CLT收集器、Amplifier-PMT放大器，一般调最大。

5、在实时图像模式调粗聚焦，Z为-22.0（自动平台控制盒有显示）时，W/D调为20（不同机型，W/D值有所差异），图像会清晰。

Z固定一个高度时，W/D只需调一次。

6、移动样品台位置，调X/Y轴和Beamshift光束位移使样品测试部位在画面中间。

7、打开wobble功能，旋转光阑杆X/Y轴，使光阑孔对齐，图像不晃动。

（SS-60无此步骤）8、调微聚焦，画面清晰。

放大需要的倍数，重复调微聚焦。

9、调Stigmation消像散，X、Y值±20%，重复调微聚焦，图像会更清晰。

（图片放大倍数小于3千-5千倍，可不用调Stigmation。

）10、适当调整Contrast对比度和Brightness亮度。

11、PhotoMode3扫描，存储图片。

12、如需测试样品其它部位，缩小倍数，重复上述6至11步骤。

13、如需测试其它样品，先点击软件“stop”按钮，待显示出start，按设备上的Exchange键，释放真空，之后更换样品，再按Exchange键，抽真空，重复以上1至11步骤。

钨灯丝冷场热场扫描电镜的区别SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#钨灯丝、冷场、热场扫描电镜的区别扫描式电子显微镜，其系统设计由上而下，由电子枪 (Electron Gun) 发射电子束，经过一组磁透镜聚焦 (Condenser Lens) 聚焦后，用遮蔽孔径(Condenser Aperture) 选择电子束的尺寸(Beam Size)后，通过一组控制电子束的扫描线圈，再透过物镜 (Objective Lens) 聚焦，打在样品上，在样品的上侧装有讯号接收器，用以择取二次电子 (Secondary Electron) 或背向散射电子 (Backscattered Electron) 成像。

电子枪的必要特性是亮度要高、电子能量散布 (Energy Spread) 要小，目前常用的种类计有三种，钨(W)灯丝、六硼化镧(LaB6)灯丝、场发射 (Field Emission)，不同的灯丝在电子源大小、电流量、电流稳定度及电子源寿命等均有差异。

热游离方式电子枪有钨(W)灯丝及六硼化镧(LaB6)灯丝两种，它是利用高温使电子具有足够的能量去克服电子枪材料的功函数(work function)能障而逃离。

对发射电流密度有重大影响的变量是温度和功函数，但因操作电子枪时均希望能以最低的温度来操作，以减少材料的挥发，所以在操作温度不提高的状况下，就需采用低功函数的材料来提高发射电流密度。

价钱最便宜使用最普遍的是钨灯丝，以热游离 (Thermionization) 式来发射电子，电子能量散布为 2 eV，钨的功函数约为，钨灯丝系一直径约100μm，弯曲成 V 形的细线，操作温度约 2700K，电流密度为 cm2，在使用中灯丝的直径随着钨丝的蒸发变小，使用寿命约为 40~80 小时。

六硼化镧(LaB6)灯丝的功函数为，较钨丝为低，因此同样的电流密度，使用LaB6 只要在 1500K 即可达到，而且亮度更高，因此使用寿命便比钨丝高出许多，电子能量散布为 1 eV，比钨丝要好。

钨灯丝扫描电镜拍图最佳状态的维护与思考周广荣【摘要】钨灯丝扫描电镜最佳工作状态的维护需要处理好仪器的硬件、附件和附属的工具、工作参数的调节与维护、样品处理以及保养等工作。

这篇文章详细分析了这些影响因素，同时提出了一些相应的维护方法。

%Best in tungsten filament SEM image maintenance should control the instrument hardware , accessories and ancillary tools ,specification ,sample handling and maintenance. T he paper analyzed in de-tail each of these factors ,w hile detailing maintenance of corresponding methods.【期刊名称】《分析仪器》【年(卷),期】2013(000)006【总页数】4页(P74-77)【关键词】钨灯丝扫描电镜;最佳图像;维护与思考;方法【作者】周广荣【作者单位】聚合物分子工程教育部重点实验室，复旦大学高分子科学系上海200433【正文语种】中文扫描电子显微镜作为样品微观形貌观察的有力工具，正越来越迅速、广泛地应用于化学、材料以及高分子等领域。

相对透射电镜而言，扫描电镜有真空度低、电子束流大、制样及使用方便等优点，因此扫描电镜的使用机时几乎列于所有仪器之首，这就暗示了仪器的维护保养必须作为仪器使用和仪器管理人员的头等大事，因为维护和保养可以最大限度的消除一些对电镜图像的干扰因素，使仪器时刻处于最佳的工作状态，获得良好的图像质量和分析结果，同时通过不断的维护与保养能够及时发现并解决潜在的问题。

否则会降低仪器的有效运行时间和性能、增加仪器运行的成本、污染仪器降低仪器的使用寿命，同时也会严重影响科学事业发展的步伐。

在实际工作中，可以通过采取一些必要的保养和维护措施，减少由于保养和维护不到位带来的问题，提高仪器的使用效果。

日立钨灯丝扫描电镜安全操作及保养规程一、安全操作规程1.穿戴个人防护装备：在操作钨灯丝扫描电镜之前，必须穿戴适当的个人防护装备，包括实验室服装，护目镜，手套和防护鞋。

这些装备有助于减少不必要的伤害和感染的风险。

2.确保操作环境安全：在操作钨灯丝扫描电镜时，操作区域应保持整洁，没有杂物堆积。

确保电源线和连接线没有损坏，不要使用过长的电线。

3.严守操作规程：必须按照正确的操作步骤进行操作。

任何时候，都不要擅自修改设备配置或进行非法操作。

保持设备周围的垃圾桶干净，并避免在操作时放置任何杂物。

4.避免碰撞和震动：在操作钨灯丝扫描电镜时，应当小心处理，并避免碰撞或震动设备。

严禁拆卸或改动设备内部结构。

5.合理使用和储存荧光物质：若需要使用荧光物质，必须遵循正确的使用方法，并且合理储存。

避免直接接触荧光物质，必要时佩戴手套。

6.安全关闭设备：在使用钨灯丝扫描电镜结束后，应当将设备关闭，切断电源，并进行适当的清洁和保养操作。

二、保养规程1.定期清洁外部：使用柔软的布轻轻擦拭钨灯丝扫描电镜的外壳和面板。

清洁时，避免使用强酸或碱性溶液，以免损坏设备外表。

2.保持设备干燥：钨灯丝扫描电镜应放置在干燥的环境中，避免潮湿。

如果设备表面出现水珠，应先用吹风机低温吹干，然后再使用。

3.定期维护：钨灯丝扫描电镜应定期进行检查和维护。

按照用户手册中的指导，清理设备内部的灰尘和积聚物，并确保所有配件和连接线没有松动。

4.保养灯泡：钨灯丝扫描电镜使用的灯泡寿命有限，应定期更换。

在更换灯泡时，确保设备已关闭，并使用指定的灯泡型号。

5.适当存储设备：当钨灯丝扫描电镜长时间不使用时，应放置在防尘罩内，并妥善保管。

设备存放时，应避免阳光直射和高温环境。

6.定期校准：钨灯丝扫描电镜需要定期校准，以确保其准确性和稳定性。

校准应由专业人员进行，并按照设备制造商的建议进行。

三、紧急情况处置1.停电处理：如果发生停电情况，应立即切断钨灯丝扫描电镜与电源的连接，并采取适当措施，确保设备和样品的安全。

扫描电子显微镜JSM-6510系列主要性能简介JSM-6510系列扫描电子显微镜，是日本电子株式会社在2008年7月的最新型升级版数字化控制电镜，是一直以来在中国国内及世界销售名列第一并深受用户好评的JSM-6390系列的基础上，进一步在信号探测系统、操作界面、导航软件等方面升级的新产品，新机型同时兼备了前代产品出色稳定的控制系统。

主要特点为：钨灯丝电子枪型，高、低电压保证高分辨率，高精度可变焦聚光镜系统，全对中优中心样品台，高感度半导体背散射电子探头，高真空系统标配分子泵或油扩散泵，导航操作等。

产品运用覆盖材料科学、生命科学和其他科学领域，在无机化合物，有机化合物以及金属材料，土壤，矿产，医药，精细化工产品，电子材料，生物样品等的分析鉴定上广受推崇。

日本电子系列扫描电镜在中国国内众多重点实验室、科学院部门、科研所、大专院校、医疗机构、政府机构和企业单位都有使用。

JSM-6510系列主要特点：1.保证分辨率(Resolution)钨灯丝电子枪时高真空模式：3.0nm（30kV）, 8.0nm（3kV），15nm（1kV）低真空模式：4.0nm（30kV）JSM-6510系列既有高加速电压下的高分辨率，也有低加速电压下高分辨率。

2.全自动电子枪(Fully Automated Electron Gun)当真空度达到要求后，只需按下HT按钮，从加速电压的提升，到图像的出现全部自动完成。

自动功能包括：自动电子枪加热、无缝自动偏压、自动合轴、自动聚焦、自动适时聚焦、自动亮度、自动对比度、自动消像散、自动像散记忆等。

3.无缝自动偏压（Seamless automatic bias）在全加速电压范围（包含低加速电压范围）内，实现无缝自动偏压，图像亮度、信噪比始终最优化，即使在低电压时，图像质量也大大提高。

4.大视野观察范围（Large Field of View）最低倍数为5倍，可观测到2厘米见方的样品，便于查找观察位置。

实 验 技 术 与 管 理 第37卷 第8期 2020年8月Experimental Technology and Management Vol.37 No.8 Aug. 2020ISSN 1002-4956 CN11-2034/TDOI: 10.16791/ki.sjg.2020.08.022台式扫描电子显微镜钨灯丝的熔断分析及维护郑 娜，沈素丹，浦 群，房尔园，贺 静，张 斌，徐 丽（浙江大学 化学工程与生物工程学院 化学工程联合国家重点实验室，浙江 杭州 310027）摘 要：对近两年来已熔断的不同使用寿命的钨灯丝进行对比总结，发现在有效长度基本一致的情况下，使用寿命长的钨灯丝发叉处的夹角比使用寿命短的大；而且相比未使用的钨灯丝的微观形貌，使用后的钨灯丝的表面产生了很多褶皱。

结合多年来的管理和维护实践，提出了台式扫描电子显微镜延长钨灯丝使用寿命的方法，对提高扫描电子显微镜的开放共享具有借鉴意义。

关键词：扫描电子显微镜；钨灯丝；熔断；维护中图分类号：G647 文献标识码：B 文章编号：1002-4956(2020)08-0102-03Fusing analysis and maintenance of tungsten filamentfor desktop scanning electron microscopeZHENG Na, SHEN Sudan, PU Qun, FANG Eryuan, HE Jing, ZHANG Bin, XU Li(State Key Laboratory of Chemical Engineering, School of Chemical and BiologicalEngineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)Abstract: The tungsten filament with different service life which has been fused in recent two years is compared and summarized and it is found that the angle at the fork of tungsten filament with long service life is larger than that with short service life when the effective length is basically the same. Compared with the micro morphology of the unused tungsten filament, there are many wrinkles on the surface of the used tungsten filament. Based on the management and maintenance practice for many years, the method of prolonging the service life of tungsten filament by the desktop scanning electron microscope is put forward, which can be used for reference to improve the open sharing of the scanning electron microscope.Key words: scanning electron microscope; tungsten filament; fusing; maintenance扫描电子显微镜（scanning electron microscope ，SEM ）简称扫描电镜，是电子学与光学相结合的大型精密仪器[1]，是微观结构分析的有力工具，广泛地应用于化工、高分子、医药、纳米材料等领域[2-6]。

SEM扫描电镜中钨灯丝与场发射的同与异，及各自的优点和缺点。

相同：都是电子枪即发射电子的装置，都有阴极和阳极, 阴极都是点源发射，阴极和阳极之间有直流高压电场存在，高压一般可调，用于控制电子的发射速度（能量），电子枪发射的电流强度很小，微安级别和纳安级别，为防止气体电离造成的大电流击穿高压电源，都需要高真空环境。

电子枪阴极都属于耗材系列。

差异和优劣:1、点源直径不同及优劣：钨灯丝电子枪阴极使用0.1mm直径的钨丝制成V形（发叉式钨丝阴极），使用V形的尖端作为点发射源，曲率半径大约为0.1mm；场发射电子枪阴极使用0.1mm直径的钨丝，经过腐蚀制成针状的尖阴极，一般曲率半径在100nm~1μm之间。

由于制作工艺上的差异，造价不同，发叉式钨丝阴极便宜，场发射阴极很贵。

2、发射机制不同和优劣钨灯丝属于热发射，在灯丝电极加直流电压，钨丝发热，使用温度一般在2600K~2800K之间，钨丝有很高的电子发射效率，温度越高电流密度越大，理想情况下的的电子枪亮度越高。

由于材料的蒸发速度随温度升高而急剧上升，因此钨灯丝的寿命比较短，一般在50~200小时之间，这个和设定的灯丝温度有关。

由于电子发射温度高，发射的电子能量分散度大，一般2ev，电子枪引起的色差会比较大。

场发射电子枪主要的发射机制不是靠加热阴极，而是在尖阴极表面增加强电场，从而降低阴极材料的表面势垒，并且可以使得表面势垒宽度变窄到纳米尺度，从而出现量子隧道效应，在常温甚至在低温下，大量低能电子通过隧道发射到真空中，由于阴极材料温度低，一般材料不会损失，因此寿命很长，可使用上万小时。

3、电子枪控制方式和电子源直径不同和优劣性。

钨灯丝是三极自给偏压控制，具有偏压负反馈电路，因此发射电流稳定度高；由于阴极发射点源面积大，因此电子源尺寸也比较大，50~100μm，发射可达几十~150μA，但电子枪的亮度低，因此当电子束斑聚焦到几个纳米的时候，总的探针电流很小, 信噪比太低是限制图像分辨率的根本因素，当前最佳钨灯丝扫描电镜最佳分辨率3.0nm.场发射电子枪没有偏压负反馈电路，外界电源的稳定度是决定因素，发射电流稳定度相比要低一些；由于尖阴极发射电源面积很小100nm左右，没有明显的电子源，因此使用虚电子源作为电子光学系统设计的初始物而存在，电子虚源直径一般在2~20nm，电子枪亮度相比钨灯丝提高上千倍。

扫描电镜在PCB 缺陷缺陷分析分析分析中的应用中的应用李文杰 （Jessen Li ）摘 要：本文通过简单介绍扫描电镜的原理、特点及其在PCB 中的几个具体应用实例，来向读者介绍如何在PCB 行业充分应用扫描电镜来为问题分析、工艺改善等进行服务。

Abstract: Tell reader how to make full use of the SEM & EDX for problem analysis and technical ameliorative in PCB by introducing the principle, characteristic and several applications in pcb of the SEM & EDX.关键词：扫描电影；PCBKeyword: SEM & EDX; PCB1 背景随着PCB 精度、密度的提高，其制造难度大大增加，这使得PCB 制造过程中产生的问题也越来越多，为了在竞争激烈的PCB 行业中保持有利地位，必须借助各种先进的仪器手段来对这些问题进行及时、准确、有效的分析和改良，而扫描电镜就是近几年在PCB 行业中越来越受欢迎的一种PCB 问题分析、检测仪器。

2 扫描电镜的介绍扫描电镜的介绍2.1 扫描电镜的结构扫描电镜主要构造由镜筒、信号的收集与处理系统、真空系统三部分组成。

2.2 扫描电镜的工作原理在真空状态下镜筒顶端的灯丝被加热，产生直径约15um 的电子束，电子束受到阴阳极之间加速电压的作用，射向被抽成真空的镜筒，经过聚光镜及物镜的会聚作用，缩小成直径约几微米的电子探针。

在物镜上部的扫描线圈的作用下，电子探针在样品表面作光栅状扫描并且激发出多种电子信号。

这些电子信号被相应的检测器检测，经过放大、转换，变成电压信号，最终变成图像或元素成分。

2.3 扫描电镜的特点和光学显微镜相比，扫描电镜具有以下特点：(1) 图象的放大范围广、分辨率高；(2) 景深大，图象富有立体感，扫描电镜的景深较光学显微镜大几百倍；(3) 可以对样片表面成分做定性、半定量的元素分析；(4) 样品可以在样品室中作三维空间的平移和旋转，因此，可以从各种角度对样品进行观察。