儀器介紹

掃描電子顯微鏡（英語名稱為Scanning Electron Microscope，縮寫為SEM），簡稱掃描電鏡。它是一種電子顯微鏡，利用聚焦電子束掃描樣品的表面來產(chǎn)生樣品表面的圖像。

最常見的掃描電鏡模式是檢測由電子束激發(fā)的原子發(fā)射的二次電子（secondary electron）。可以檢測的二次電子的數(shù)量，取決于樣品測繪學(xué)形貌。

儀器結(jié)構(gòu)

掃描電子顯微鏡由三大部分組成：真空系統(tǒng)，電子束系統(tǒng)以及成像系統(tǒng)。

真空系統(tǒng)

主要包括真空泵和真空柱兩部分。真空柱是一個(gè)密封的柱形容器。真空泵用來在真空柱內(nèi)產(chǎn)生真空。

電子束系統(tǒng)

由電子槍和電磁透鏡兩部分組成，主要用于產(chǎn)生一束能量分布極窄的、電子能量確定的電子束用以掃描成像。

成像系統(tǒng)

電子經(jīng)過一系列電磁透鏡成束后，打到樣品上與樣品相互作用，會(huì)產(chǎn)生次級電子、背散射電子、俄歇電子以及X射線等一系列信號。

工作原理

電子與樣品中的原子相互作用，產(chǎn)生包含關(guān)于樣品的表面測繪學(xué)形貌和組成的信息的各種信號。電子束通常以光柵掃描圖案掃描，并且光束的位置與檢測到的信號組合以產(chǎn)生圖像。

掃描電子顯微鏡由電子槍發(fā)射出電子束(直徑約50um)，在加速電壓的作用下經(jīng)過磁透鏡系統(tǒng)匯聚，形成直徑為5 nm的電子束，聚焦在樣品表面上，在第二聚光鏡和物鏡之間偏轉(zhuǎn)線圈的作用下，電子束在樣品上做光柵狀掃描，電子和樣品相互作用產(chǎn)生信號電子。這些信號電子經(jīng)探測器收集并轉(zhuǎn)換為光子，再經(jīng)過電信號放大器加以放大處理，成像在顯示系統(tǒng)上。

入射電子束與樣品相互作用而激發(fā)出來的各種信號

儀器特點(diǎn)

① 能夠直接觀察樣品表面的結(jié)構(gòu)。

② 樣品制備過程簡單，不用切成薄片。

③ 樣品可以在樣品室中作三度空間的平移和旋轉(zhuǎn)，因此，可以從各種角度對樣品進(jìn)行觀察。

④ 景深大，圖象富有立體感。掃描電鏡的景深較光學(xué)顯微鏡大幾百倍，比透射電鏡大幾十倍。

⑤ 圖象的放大范圍廣，分辨率也比較高。可放大十幾倍到幾十萬倍，它基本上包括了從放大鏡、光學(xué)顯微鏡直到透射電鏡的放大范圍。分辨率介于光學(xué)顯微鏡與透射電鏡之間。

⑥ 電子束對樣品的損傷與污染程度較小。

⑦ 在觀察形貌的同時(shí)，還可利用從樣品發(fā)出的其他信號作微區(qū)成分分析。

常見分類

1.分析掃描電鏡

掃描電鏡配備X射線能譜儀EDS后發(fā)展成分析掃描電鏡，不僅比X射線波譜儀WDS分析速度快、靈敏度高、也可進(jìn)行定性和無標(biāo)樣定量分析。

2.場發(fā)射槍掃描電鏡

場發(fā)射掃描電鏡得到了很大的發(fā)展，不僅提高了常規(guī)加速電壓時(shí)的分辨本領(lǐng)，還顯著改善了低壓性能。

3.低壓掃描電鏡

低壓掃描電鏡LVSEM由于可以提高成像的反差，減少甚至消除試樣的充放電現(xiàn)象并減少輻照損傷，因此受到了人們的囑目。

應(yīng)用領(lǐng)域

顯微結(jié)構(gòu)的分析

由于掃描電子顯微鏡可用多種物理信號對樣品進(jìn)行綜合分析，并具有可以直接觀察較大試樣、放大倍數(shù)范圍寬和景深大等特點(diǎn)，當(dāng)陶瓷材料處于不同的外部條件和化學(xué)環(huán)境時(shí)，掃描電子顯微鏡在其微觀結(jié)構(gòu)分析研究方面同樣顯示出極大的優(yōu)勢。

納米尺寸的研究

高分辨率的掃描電子顯微鏡在納米級別材料的形貌觀察和尺寸檢測方面因具有簡便、可操作性強(qiáng)的優(yōu)勢被大量采用。

鐵電疇的觀測

掃描電子顯微鏡觀測電疇是通過對樣品表面預(yù)先進(jìn)行化學(xué)腐蝕來實(shí)現(xiàn)的，可以將樣品表面預(yù)先進(jìn)行化學(xué)腐蝕后，利用掃描電子顯微鏡圖像中的黑白襯度來判斷不同取向的電疇結(jié)構(gòu)。對不同的鐵電晶體選擇合適的腐蝕劑種類、濃度、腐蝕時(shí)間和溫度都能顯示良好的疇圖樣。

相關(guān)品牌

掃描電子顯微鏡的品牌主要為日立（HITACHI），這個(gè)品牌擁有不同類型的掃描電子顯微鏡，可以滿足科研的需求。該品牌也擁有X射線熒光分析儀、氨基酸分析儀等多種產(chǎn)品。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的信号扫描_科研必备“武器”之扫描电子显微镜的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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