Combined Scanning Electron Microscope and Micro-InfraRed measurements on Interplanetary Dus
电子扫描显微镜原理
电子扫描显微镜原理
电子扫描显微镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）利用电子的波粒二象性和其高速运动特性，在射线物理学原理的基础上运用了多种微观电子学原理和技术，实现对样品的高分辨率成像。
SEM主要原理包括电子源、聚焦系统、扫描系统、检测系统和显像系统。
电子扫描显微镜的基本工作原理如下：首先，通过加热丝或发射钨丝等方式产生高能电子。
这些电子被一个电子枪束缚在一起，形成电子源。
然后，使用一个聚焦系统将电子束聚焦成一个非常细小的束斑，通常为几纳米到几十纳米。
聚焦后的电子束被输入到扫描系统中，该系统由水平和垂直电子束偏转器组成。
这两个偏转器能够控制电子束的位置，使其扫描样品表面。
在扫描过程中，由样品表面反射或散射的电子被检测系统接收。
检测系统主要由二次电子探测器和背散射电子探测器组成。
二次电子探测器检测到从样品表面发射的较低能量电子，而背散射电子探测器检测到从样品底部背散射的高能电子。
通过捕捉这些电子信号，可以获得样品表面不同区域的形貌和组成等信息。
最后，通过显像系统将电子信号转化为可见的图像。
电子信号被放大并转换为亮度差异，以展示样品的微观结构。
显像系统通常采用荧光屏或数字图像处理技术来生成最终的图像。
总的来说，电子扫描显微镜通过控制电子束的发射、聚焦、扫描和检测，以及将电子信号转化为图像的方法，实现了对样品的高分辨率成像。
这种显微镜具有极高的分辨率和放大倍数，可以观察到微小的细节，因此在材料科学、生物学、纳米技术等领域有着广泛的应用。
扫描电子显微镜的构造和工作原理
扫描电子显微镜的构造和工作原理扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种常用的高分辨率显微镜，它通过使用聚焦的电子束来替代传统显微镜中使用的光束，从而能够观察到非常小尺寸的物体或细节。
SEM的构造和工作原理如下：构造：1.电子源：SEM使用热电子发射或场致发射的方式产生电子束。
常用的电子源是热丝电子枪，其中一个被称为热阴极的钨丝加热电子产生材料，产生电子束。
2. 电子透镜系统：SEM中有两个电子透镜，分别称为透镜1（即准直透镜）和透镜2（即聚经透镜）。
透镜1和透镜2的作用是使电子束呈现较小的束斑（electron beam spot），从而提高分辨率和放大率。
3. 检测系统：SEM的检测系统包括两个主要部分，即二次电子检测器（Secondary Electron Detector，SED）和回散射电子检测器（Backscattered Electron Detector，BED）。
SED主要用于表面形貌观察，它能够检测到由扫描电子激发的二次电子。
BED则用于分析样品的成分和区分不同物质的特性。
4.微控样品台：SEM中的样品台可以精确调整样品位置，使其与电子束的路径重合，并且可以在不同的方向上转动，以便于观察不同角度的样品。
5.显示和控制系统：SEM使用计算机控制系统来控制电子束的扫描和样品台的移动，并将观察结果显示在计算机屏幕上。
工作原理：1.电子束的生成：SEM中的电子源产生高能电子束。
电子源加热电子发射材料，如钨丝，产生高速电子束。
2.电子透镜系统的聚焦：电子束经过透镜1和透镜2的聚焦，使其呈现出较小的束斑。
3.样品的扫描：样品台上的样品被置于电子束的路径中，并通过微控样品台控制样品的位置和方向。
电子束扫描过样品表面，通过电磁透镜和扫描线圈控制电子束的位置。
4.二次电子和回散射电子的检测：电子束与样品相互作用时，会产生二次电子和回散射电子。
二次电子是由电子束激发样品表面产生的电子，可以用来观察样品的表面形貌。
扫描电镜sem
扫描电镜（SEM）简介扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）是一种利用电子束对样品表面进行扫描的显微镜。
相比传统的光学显微镜，SEM具有更高的分辨率和更大的深度视野，使得它成为材料科学、生命科学和物理科学等领域中常用的研究工具。
SEM通过利用电子多次反射，将样品表面的形貌细节放大数千倍，可以观察到微观结构，比如表面形态、粗糙度、纳米级颗粒等。
SEM通常需要真空环境下操作，因为电子束在大气压下很快会失去能量而无法达到高分辨率。
工作原理SEM的工作原理可以简单地分为以下几步：1.电子发射：SEM中，通过热发射或场发射的方式产生电子束。
这些电子被加速器加速，形成高速的电子流。
电子束的能量通常在10-30 keV之间。
2.样品照射：电子束通过一个聚焦系统照射到样品表面。
电子束与样品原子发生相互作用，从而产生各种现象，比如电子散射、透射和反射。
3.信号检测：样品与电子束发生相互作用后，产生的信号会被探测器捕获。
常见的SEM信号检测器包括二次电子检测器和反射电子检测器。
这些探测器可以测量电子信号的强度和性质。
4.信号处理和图像生成：SEM通过对探测到的信号进行处理和放大，生成图像。
这些图像可以显示出样品表面的微观结构和形貌。
应用领域SEM在许多科学领域中都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：材料科学SEM可以用于研究材料的结构和形态。
它可以观察微观缺陷、晶体结构、纳米颗粒等材料细节。
这对于材料工程师来说非常重要，可以帮助他们改进材料的性能和开发新的材料。
生命科学SEM可以用于观察生物样品的微观结构。
比如，它可以观察细胞的形态、细胞器的分布和细胞表面的纹理。
这对于生物学家来说非常重要，可以帮助他们了解生物体的结构和功能。
纳米科学SEM在纳米科学领域中也有广泛的应用。
通过SEM可以对纳米材料进行表面形貌和结构的观察。
它可以显示出纳米结构的细节，帮助科学家研究纳米颗粒的组装、层析和相互作用等现象。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）是一种高分辨率的显微镜，利用电子束和样品之间的相互作用来获取样品表面的详细信息。
它在材料科学、生物学、纳米技术等领域具有广泛的应用。
一、工作原理概述扫描电镜的工作原理可以分为以下几个步骤：电子源产生电子束，电子束经过聚焦系统聚焦后，通过扫描线圈控制电子束的位置，然后电子束与样品表面发生相互作用，样品表面发射出的信号被探测器采集并转换成图象。
二、电子源扫描电镜使用的电子源通常是热阴极。
热阴极是由钨丝或者其他材料制成的，通过加热使其发射电子。
电子源的温度和电流可以调节，以控制电子束的强度和稳定性。
三、聚焦系统聚焦系统主要由透镜组成，用于聚焦电子束。
透镜可以是磁透镜或者电透镜，通过调节透镜的电流或者磁场来控制电子束的聚焦效果。
聚焦系统的作用是使电子束尽可能地细致和聚焦，以提高分辨率。
四、扫描线圈和扫描控制扫描线圈用于控制电子束的位置，使其按照一定的模式在样品表面挪移。
扫描控制系统可以根据需要调整扫描速度和扫描范围。
通过控制扫描线圈，可以在样品表面获取不同位置的信号，从而形成图象。
五、相互作用和信号检测电子束与样品表面发生相互作用时，会产生多种信号，包括二次电子、反射电子、散射电子、辐射等。
这些信号可以提供关于样品表面形貌、成份和结构的信息。
扫描电镜通常使用多种探测器来采集这些信号，并将其转换为图象。
六、图象处理和显示采集到的信号经过放大、滤波、增益等处理后，可以转换为数字信号，并通过计算机处理和显示。
图象处理软件可以对图象进行增强、测量和分析，以获取更多的样品信息。
七、应用领域扫描电镜在材料科学、生物学、纳米技术等领域具有广泛的应用。
在材料科学中，扫描电镜可以观察材料的表面形貌、颗粒分布、晶体结构等；在生物学中，扫描电镜可以研究细胞形态、细胞组织结构等；在纳米技术中，扫描电镜可以观察纳米材料的形貌和结构。
总结：扫描电镜通过利用电子束和样品之间的相互作用来获取样品表面的详细信息。
扫描电镜在材料中的应用
扫描电镜在材料中的应用扫描电镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）是一种广泛应用于材料科学领域的高分辨率显微镜。
它利用电子束与样品相互作用产生的信号来获取样品的形貌和成分信息，具有优越的分辨率和放大倍数，因此在材料研究中有着重要的应用。
在材料科学中，扫描电镜能够提供高分辨率的表面形貌观察。
与光学显微镜相比，扫描电镜具有更高的放大倍数和更好的分辨率，能够观察到更细微的表面细节。
对于材料的表面形貌分析，扫描电镜能够帮助科研人员更全面地了解材料的结构特征、表面纹理和形貌变化等。
例如，在金属材料研究中，通过扫描电镜观察到的晶粒大小、晶界分布和表面缺陷等信息，可以为材料的性能提供重要的参考。
扫描电镜在材料中的应用还包括成分分析。
通过能谱仪等附加设备的配合，扫描电镜可以获取样品的元素成分信息。
利用能谱仪的能量分析功能，可以准确地确定材料中各种元素的含量和分布情况。
这对于材料的组分分析、杂质检测和成分控制等方面都非常重要。
例如，在半导体材料研究中，扫描电镜能够提供有关材料中杂质元素的存在情况和分布特征，并为材料的纯度和质量评估提供可靠的依据。
扫描电镜还可以应用于材料的微观结构研究。
通过扫描电镜观察材料的断口面，可以获取材料的断裂形态和断口特征。
这对于研究材料的断裂机制、强度和韧性等性能具有重要意义。
例如，在材料的力学性能研究中，扫描电镜可以观察到材料的断裂面形貌，进而分析材料的断裂方式和断裂机制，为材料的强度和韧性提供深入理解。
扫描电镜还可以应用于材料的表面形貌工程。
通过在材料表面进行局部处理，如蚀刻、涂覆等，可以改变材料的表面形貌和结构，从而调控材料的性能。
通过扫描电镜观察处理后的材料表面，可以评估处理效果，并优化处理参数。
例如，在涂层材料研究中，扫描电镜可以观察到涂层的厚度、均匀性和结构特征，为涂层材料的性能优化提供依据。
扫描电镜在材料科学中有着广泛的应用。
它可以提供高分辨率的表面形貌观察、成分分析、微观结构研究和表面形貌工程等方面的信息，为材料的研究和应用提供了重要的支持。
扫描电镜的基本结构和工作原理
扫描电镜的基本结构和工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种常用的高分辨率显微镜，它通过扫描样品表面并利用电子束与样品相互作用来获取样品的表面形貌和成分信息。
下面将详细介绍扫描电镜的基本结构和工作原理。
一、基本结构1. 电子枪：扫描电镜的电子枪是电子束的发射源，它由热阴极和加速电极组成。
热阴极通过加热发射电子，加速电极则用于控制电子束的能量和聚焦。
2. 准直系统：准直系统包括准直磁铁和透镜，主要用于聚焦电子束并使其垂直于样品表面。
3. 扫描线圈：扫描线圈用于控制电子束在样品表面的扫描范围，通过改变扫描线圈的电流，可以实现对样品不同区域的扫描。
4. 检测系统：检测系统主要包括二次电子检测器和后向散射电子检测器。
二次电子检测器用于检测样品表面的二次电子发射信号，后向散射电子检测器则用于检测样品表面的后向散射电子。
5. 显示和记录系统：显示和记录系统用于将检测到的信号转化为图像，并显示在显示器上或记录在存储介质上。
二、工作原理扫描电镜的工作原理主要分为以下几个步骤：1. 电子束的发射：扫描电镜中的电子束是通过热阴极发射的。
热阴极受到加热，产生高能电子。
2. 电子束的聚焦：经过准直系统的调节，电子束被聚焦为一个细小的束流，并且垂直于样品表面。
3. 电子束的扫描：扫描线圈控制电子束在样品表面的扫描范围。
电子束按照预设的扫描模式在样品表面扫描，扫描过程中，电子束与样品表面相互作用。
4. 信号的检测：样品表面与电子束相互作用后，会产生一系列的信号，包括二次电子和后向散射电子。
二次电子检测器和后向散射电子检测器将这些信号转化为电信号。
5. 图像的生成：检测到的电信号经过放大和处理后，转化为图像信号。
这些图像信号经过显示和记录系统的处理，最终生成可见的样品表面形貌图像。
扫描电镜的基本结构和工作原理使其能够在高分辨率下观察样品的表面形貌和成分信息。
相比传统的光学显微镜，扫描电镜具有更高的放大倍数和更高的分辨率，可以观察到更细微的细节。
扫描电镜基本操作
扫描电镜基本操作扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种高分辨率的显微镜，可以对样品表面进行扫描，获得高清晰度、高放大倍数的图像。
下面将介绍扫描电镜的基本操作流程。
1.准备工作：a.打开电镜室门，确保电镜室的温度和湿度处于适宜范围内。
b.穿戴好实验室所需的个人防护装备，如手套、护目镜和实验服等。
c.打开电镜主机的电源，等待电镜系统启动完成。
2.样品制备：a.选择适当的样品，并将其切割成小块，大小约为2-5毫米。
b.将样品固定在样品架上，并使用导电胶固定好。
c.将样品架放入样品台的样品仓中，并调整好样品的位置。
3.调节参数：a. 调节电子束对准仪（Electron Beam Alignment）：使用电子束对准仪对电子束进行调节，使其准直，并使束斑圆形对称。
b.调节电镜放大倍数：根据样品的大小和需要的分辨率，选择合适的放大倍数。
c. 调节工作距离（Working Distance）：调节样品与电子枪的距离，以获得最清晰的图像。
4.图像获取：a. 打开电子枪（Electron Gun）和电子镜（Objective Lens），调节电子束的亮度和对比度，使图像清晰可见。
b.调节扫描线圈和透镜电流，根据需要调整图像的聚焦和深度。
c.使用电子束扫描样品表面，通过检测电子的散射信号，生成图像。
d.调整扫描速率和扫描模式，以获得更多的图像细节。
5.图像处理：a.将图像转移到计算机上，进行存储和分析。
b.使用图像处理软件对图像进行增强、增加对比度、调整亮度等操作，以改善图像质量。
c.使用测量工具对图像中的尺寸、表面形貌等进行检测和分析。
6.清洁和保养：a.使用真空泵或气体吹枪等清理系统内的灰尘和杂质，以保持显微镜的清洁。
b.对电子枪和电子镜等关键部件进行定期维护和清洁，以保证其正常运行和寿命。
以上是扫描电子显微镜的基本操作流程。
在实际操作中，还需要根据具体的样品和要求进行一些细微的调整和处理。
SEM和TEM原理区分
一、扫描电子显微镜SEM(scanning electron microscope)●工作原理：1965年发明的较现代的细胞生物学研究工具，主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态，即用极狭窄的电子束去扫描样品，通过电子束与样品的相互作用产生各种效应，其中主要是样品的二次电子发射。
二次电子能够产生样品表面放大的形貌像，这个像是在样品被扫描时按时序建立起来的，即使用逐点成像的方法获得放大像。
●制造依据：扫描电子显微镜的制造是依据电子与物质的相互作用。
当一束高能的人射电子轰击物质表面时，被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征x射线和连续谱X射线、背散射电子、透射电子，以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。
同时，也可产生电子-空穴对、晶格振动(声子)、电子振荡(等离子体)。
原则上讲，利用电子和物质的相互作用，可以获取被测样品本身的各种物理、化学性质的信息，如形貌、组成、晶体结构、电子结构和内部电场或磁场等等。
●扫描电子显微镜正是根据上述不同信息产生的机理，采用不同的信息检测器，使选择检测得以实现。
如对二次电子、背散射电子的采集，可得到有关物质微观形貌的信息;对x射线的采集，可得到物质化学成分的信息。
正因如此，根据不同需求，可制造出功能配置不同的扫描电子显微镜。
二、透射电镜TEM (transmission electron microscope)●工作原理：是以电子束透过样品经过聚焦与放大后所产生的物像，投射到荧光屏上或照相底片上进行观察。
●制造依据：透射电镜的分辨率为0.1～0.2nm，放大倍数为几万～几十万倍。
由于电子易散射或被物体吸收，故穿透力低，必须制备更薄的超薄切片（通常为50～100nm）。
其制备过程与石蜡切片相似，但要求极严格。
要在机体死亡后的数分钟取材，组织块要小(1立方毫米以内），常用戊二醛和饿酸进行双重固定树脂包埋,用特制的超薄切片机（ultramicrotome）切成超薄切片，再经醋酸铀和柠檬酸铅等进行电子染色。
扫描电子显微镜原理
扫描电子显微镜原理
扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM）是一种利用电子束照射样本表面，通过采集样本散射的次级电子、反射电子、透射电子等生成显微图像的设备。
其原理与传统光学显微镜不同，利用电子束的波粒二象性和电子与物质相互作用的性质来获得高分辨率的图像。
扫描电子显微镜由电子光源、电子光学系统、样本台以及信号检测和图像处理系统等组成。
首先，电子显微镜的电子光源发射出高能电子束，通常通过热丝发射电子的方式。
这些电子束会经过准直和聚焦装置，使其成为一束细且聚焦的电子束。
接下来，样本被放置在扫描电子显微镜的样本台上。
样本表面会与入射电子束相互作用，产生不同的信号。
其中，主要信号包括次级电子（Secondary Electron, SE）、反射电子（Backscattered Electron, BE）以及透射电子（Transmitted Electron, TE）。
次级电子主要由入射电子与样本表面原子的相互作用而产生，其被采集并转化为图像。
反射电子主要是在样本内部物质的相互作用下被散射回来的电子，同样被采集和转化为图像。
透射电子则是透过样本的电子，其传感元件可将其图像化。
这些信号被接收后，经过放大和转换为电子图像信号。
电子图像信号可以通过荧光屏或者光电二极管进行观测和记录。
最后，通过图像处理系统将电子信号转化为高分辨率的图像，该图像具有较高的对比度和分辨率，可以用来观察样本的细微特征。
扫描电子显微镜以其高分辨率和强大的观察能力被广泛应用于材料科学、生命科学、纳米技术以及表面科学等领域。
扫描电子显微镜原理
扫描电子显微镜原理扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种利用电子束来观察样品表面形貌和成分的高分辨率显微镜。
它的原理是利用电子束与样品表面发生相互作用，通过检测不同位置的散射电子、二次电子等来获取样品表面的形貌和成分信息。
SEM具有高分辨率、大深度聚焦范围、能够观察几乎所有材料等优点，因此在材料科学、生物学、医学、地质学等领域有着广泛的应用。
SEM的原理主要包括电子光学系统、样品台、探测器和图像处理系统。
首先是电子光学系统，它由电子源、准直系统和对焦系统组成。
电子源产生的电子束经过准直系统和对焦系统的调节，可以聚焦到极小的直径，从而实现高分辨率的成像。
样品台是样品放置的位置，它可以在X、Y、Z方向上进行微小的移动和调节，使得样品在电子束下可以被全方位地观察。
探测器用于检测样品表面的散射电子、二次电子等信号，不同的探测器可以获取不同的信息。
图像处理系统则对探测器获取的信号进行处理，形成最终的样品图像。
SEM的工作原理是通过电子束与样品表面的相互作用来获取样品表面的形貌和成分信息。
当电子束照射到样品表面时，会与样品原子发生相互作用，产生多种信号。
其中，包括样品表面的散射电子、二次电子、透射电子等。
这些信号被探测器捕获并转换成电信号，再经过放大、处理等步骤，最终形成样品的图像。
通过对这些信号的分析和处理，可以获取样品表面的形貌、结构和成分等信息。
SEM具有高分辨率的特点，其分辨率可以达到亚纳米甚至更高的级别。
这是因为电子具有波长极短的特点，可以克服光学显微镜的衍射极限，从而获得更高的分辨率。
此外，SEM还具有大深度聚焦范围的优点，能够观察不同深度的样品表面形貌。
因此，SEM在材料科学领域的表面形貌观察、纳米材料研究等方面有着重要的应用价值。
总的来说，扫描电子显微镜是一种利用电子束来观察样品表面形貌和成分的高分辨率显微镜。
它的原理是通过电子束与样品表面的相互作用，获取样品表面的形貌和成分信息。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种常用的高分辨率显微镜，通过利用电子束与样品的相互作用来获取样品表面的形貌和成分信息。
其工作原理基于电子光学和电子物理的原理。
一、电子光学系统扫描电镜的电子光学系统由电子源、透镜系统和检测系统组成。
1. 电子源扫描电镜的电子源通常采用热阴极电子枪，通过加热阴极产生热电子。
热电子经过加速电压加速形成高速电子束。
2. 透镜系统透镜系统由几个磁透镜组成，包括聚焦透镜和扫描透镜。
聚焦透镜用于将电子束聚焦到极小的尺寸，提高分辨率。
扫描透镜用于控制电子束在样品表面的扫描。
3. 检测系统检测系统用于测量电子束与样品相互作用后的信号。
常用的检测器有二次电子检测器和反射电子检测器。
二次电子检测器用于观察样品表面形貌，反射电子检测器用于获得样品的成分信息。
二、扫描控制系统扫描控制系统由扫描线圈和扫描发生器组成。
扫描线圈用于控制电子束在样品表面的扫描范围和速度。
扫描发生器则产生扫描信号，控制电子束的扫描。
三、样品准备在进行扫描电镜观察之前，样品需要进行一系列的准备工作。
首先，样品需要被固定在样品架上，以保持稳定。
然后，样品需要被表面处理，如金属镀膜或碳镀膜，以提高导电性。
最后，样品需要被放置在真空环境中，以避免电子束与空气分子的相互作用。
四、工作过程1. 准备好样品并放置在样品架上。
2. 打开扫描电镜，并进行必要的预热和真空泵抽气。
3. 调整电子光学系统，使得电子束聚焦到最佳状态。
4. 设置扫描控制系统，确定扫描范围和速度。
5. 开始扫描，观察样品表面形貌和成分信息。
6. 根据需要，可以调整扫描参数和检测器，以获得更详细的信息。
7. 观察结束后，关闭扫描电镜并进行必要的清洁和维护。
五、应用领域扫描电镜在许多领域都有广泛的应用。
在材料科学中，它可以用于观察材料的晶体结构、表面缺陷和纳米结构。
在生物学中，它可以用于观察细胞和组织的形态和结构。
扫描电子显微镜ScanningElectronMicroscope基础知识
扫描电子显微镜(ScanningElectronMicroscope)基础知识一、扫描电子显微镜的工作原理扫描电镜是用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像。
试样为块状或粉末颗粒，成像信号可以是二次电子、背散射电子或吸收电子。
其中二次电子是最主要的成像信号。
由电子枪发射的能量为5 ～35keV 的电子，以其交叉斑作为电子源，经二级聚光镜及物镜的缩小形成具有一定能量、一定束流强度和束斑直径的微细电子束，在扫描线圈驱动下，于试样表面按一定时间、空间顺序作栅网式扫描。
聚焦电子束与试样相互作用，产生二次电子发射（以及其它物理信号），二次电子发射量随试样表面形貌而变化。
二次电子信号被探测器收集转换成电讯号，经视频放大后输入到显像管栅极，调制与入射电子束同步扫描的显像管亮度，得到反映试样表面形貌的二次电子像。
二、扫描电镜具有以下的特点(1) 可以观察直径为0 ～30mm的大块试样(在半导体工业可以观察更大直径)，制样方法简单。
(2) 场深大、三百倍于光学显微镜，适用于粗糙表面和断口的分析观察；图像富有立体感、真实感、易于识别和解释。
(3) 放大倍数变化范围大，一般为15 ～200000 倍，对于多相、多组成的非均匀材料便于低倍下的普查和高倍下的观察分析。
(4) 具有相当高的分辨率，一般为3.5 ～6nm。
(5) 可以通过电子学方法有效地控制和改善图像的质量，如通过调制可改善图像反差的宽容度，使图像各部分亮暗适中。
采用双放大倍数装置或图像选择器，可在荧光屏上同时观察不同放大倍数的图像或不同形式的图像。
(6) 可进行多种功能的分析。
与X 射线谱仪配接，可在观察形貌的同时进行微区成分分析；配有光学显微镜和单色仪等附件时，可观察阴极荧光图像和进行阴极荧光光谱分析等。
(7) 可使用加热、冷却和拉伸等样品台进行动态试验，观察在不同环境条件下的相变及形态变化等。
三、扫描电镜的主要结构1.电子光学系统：电子枪；聚光镜（第一、第二聚光镜和物镜）；物镜光阑。
扫描电镜的工作原理
扫描电镜的工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope, SEM）是一种利用电子束与样品交互作用的仪器，用于观察样品表面的微观形貌和结构。
其工作原理是通过电子束的扫描来获取样品表面的信号，再将信号转换成图像显示出来。
1. 电子源：扫描电镜使用的是高能电子。
常见的电子源有热阴极电子枪和场致发射电子枪。
电子源产生的电子经过聚焦电磁镜进行聚焦，然后被发射到一束电子束中。
2. 高压供应和框选系统：电子束经过聚焦后，需要进一步通过高压电势加速。
高压供应系统产生高压电位，加速电子束。
3. 框选系统控制电子束的轨迹。
它由电子透镜的集合体组成，主要有聚束透镜和偏转温度变换器。
框选系统控制电子束的直径，使其能够扫描样品表面。
4. 样品台：样品台是支持样品的平台。
在扫描电镜中，样品位于真空室内，以确保电子的自由通过。
样品通常需要进行前置处理，比如金属涂层，以增加其导电性。
样品台还可以在扫描过程中进行样品的取向调整。
5. 检测器：检测器用于捕捉经过样品表面的电子与样品交互作用后所释放出的信号。
常用的检测器有二次电子检测器（SE）和反射电子检测器（BSE）。
SE检测器检测样品表面的二次电子发射，而BSE检测器检测样品表面的反射电子。
6. 信号处理和图像显示系统：检测到的信号经过放大和处理之后，可以被转化为图像显示出来。
信号处理和图像显示系统通常包括放大器、扫描控制器和图像处理软件。
通过以上的步骤和系统的协调作用，扫描电镜可以获得高分辨率、三维的样品表面图像。
这种工作原理不仅能够观察样品的形态结构，还可以进行微区化学成分分析和表面形貌定量分析等。
扫描电子显微镜的原理
扫描电子显微镜的原理1 原理介绍扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）是由欧洲科学家在1938年发明的，也叫做电子扫描显微镜。
这种显微镜利用一个高度密集的电子束来对样本的表面进行扫描和观察，因此，它能够产生几乎比透镜发生的放大率更大的放大图像。
2 运作机制SEM的运作机制基本上是先通过放电构建出一个紧凑的电子束，并将这个电子束穿过一个电子加速器；然后，将电子加速过后的束流称为衍射束，并将它导入扫描电子显微镜，对样品进行扫描，随后，经衍射束穿过样品表面之后会返回原处，完成了一次扫描；这个返回的束流称为收集束，是检测电子衍射信号的基本束流，其经过电子加速器放大数倍，并由探测器探测，此时，将此信号发送至实时控制系统处理，之后，由实时控制系统进行数字化和显示，从而利用显示屏来显示观测到的电子衍射信号。
3 作用及应用SEM可以观察到一定程度上原子与原子之间的关系，典型尺寸观测范围一般在1µm ~ 1000µm之间，可以表现出物质形状和特征；在放射物理、材料分析、生理学、医学、生物学、检验技术、有机化学等领域中，都发挥着重要的作用，可以将特征与工艺、产品的质量指标紧密联系起来。
根据特定领域的实际情况，使用扫描电子显微镜可以绞尽脑汁，结合多种方法，发现更多实用性有价值的技术突破口，获得关键科技信息；同时，扫描电子显微镜也可以检测小尺寸，较细的孔径，例如检测半导体器件的缺陷，以便及时确认隐藏的缺陷，提高产品质量等。
4 改进及展望在改进扫描电子显微镜的性能方面，减少扫描束是常用的方法，改进的圆偏转电子阵列（Circular Divergent）容易达到这一要求，并通过改善系统性能，提供更高的放大率、更低的画面噪声和更大的视野范围，以及改善薄样本检测能力。
改进的衍射束让研究者使用不同的放电电压、放电电流和控制参数，实现快速横向扫描，显示画面更为清晰，因而在细节上得以更大程度地体现出来。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种高分辨率的显微镜，利用电子束与样品之间的相互作用来获取样品表面的形貌和结构信息。
它在材料科学、生物学、医学、纳米技术等领域具有广泛的应用。
一、扫描电镜的基本原理扫描电镜的基本原理是利用电子束与样品表面的相互作用来获得样品表面的形貌和结构信息。
其主要由电子光学系统、扫描控制系统和图象显示系统三部份组成。
1. 电子光学系统扫描电镜的电子光学系统主要包括电子枪、透镜系统和探测器。
电子枪通过加热阴极产生热电子，经过加速电压加速后形成高速电子束。
透镜系统包括聚焦透镜和扫描线圈，通过调节透镜电压和扫描线圈电压来控制电子束的聚焦和扫描。
探测器用于检测样品表面的信号并转换为电信号。
2. 扫描控制系统扫描控制系统主要由扫描线圈和样品台组成。
扫描线圈通过改变电流大小和方向来控制电子束的扫描范围和速度。
样品台用于固定和调节样品位置，保证样品与电子束之间的距离和角度的稳定。
3. 图象显示系统图象显示系统主要由信号放大器、数字转换器和显示器组成。
信号放大器用于放大探测器输出的电信号，数字转换器将摹拟信号转换为数字信号，最后通过显示器将数字信号转换为可视的图象。
二、扫描电镜的工作过程扫描电镜的工作过程主要包括样品制备、样品加载、电子束扫描和图象获取四个步骤。
1. 样品制备样品制备是扫描电镜工作的前提，样品的制备质量直接影响到最终的观察结果。
常见的样品制备方法包括金属薄膜沉积、切片制备、离子切割等。
2. 样品加载样品加载是将制备好的样品放置到扫描电镜的样品台上，并调整样品位置和角度，使得样品表面与电子束之间的距离和角度适合观察要求。
3. 电子束扫描电子束扫描是通过控制扫描线圈的电流和方向，使得电子束在样品表面上进行扫描。
扫描过程中，电子束与样品表面的相互作用会产生多种信号，如二次电子信号、反射电子信号、散射电子信号等。
4. 图象获取图象获取是将样品表面的信号转换为电信号，并通过信号放大器、数字转换器和显示器将其转换为可视的图象。
扫描电子显微镜原理
扫描电子显微镜原理扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种用电子束替代光束对样品进行成像的高分辨率显微镜。
SEM具有非常高的分辨率和放大倍数，可以观察到微米到纳米级的细节。
其原理基于电子束与样品之间的相互作用，通过感应和检测来生成图像。
SEM的原理可以分为三个主要步骤：电子束产生和加速，电子束与样品交互，以及图像检测和生成。
首先，电子束产生和加速过程。
SEM使用热阴极发射枪或场发射枪来产生一个稳定且高能的电子束。
热阴极发射枪通过加热钨丝，使其发射电子；场发射枪则利用电场来加速和发射电子。
发射枪后方的聚束系统将电子束聚束成一个窄束。
接下来，电子束与样品交互。
电子束从顶部照射到样品表面，与样品表面的原子和分子发生相互作用。
主要有三种相互作用：散射，逸出和激发。
散射是电子与样品原子发生碰撞后的改变方向，逸出是电子穿透样品表面，进入真空中，激发是样品中的原子和分子受到电子束的能量激发。
最后，图像检测和生成过程。
SEM通过检测电子束与样品交互的结果来生成图像。
其主要包括二次电子检测和后向散射电子检测。
二次电子检测器探测到从样品表面发射的二次电子，而后向散射电子检测器则探测到从样品表面散射回来的电子。
二次电子图像提供了样品表面形貌的图像，而后向散射电子图像提供了更深入的结构和成分信息。
在SEM中，电子束的聚焦和扫描是通过一组聚束和偏转电磁透镜来实现的。
聚束透镜可以将电子束聚焦到非常小的尺寸，从而提高分辨率。
扫描透镜则通过逐个偏转电子束到样品的不同位置，从而形成样品的图像。
此外，SEM还可以通过斑点和线扫描的方式进行图像获取。
斑点扫描即电子束在一点上停留一段时间，然后再移动到下一个点。
线扫描则是电子束在样品上移动成一条线，然后再移动到下一行。
通过这两种扫描方式，可以获得高分辨率和比较快速的图像。
总结起来，扫描电子显微镜利用电子束与样品的相互作用生成图像。
通过电子束产生和加速、电子束与样品交互，以及图像检测和生成等过程，可以获得高分辨率的样品表面形貌以及更深入的结构和成分信息。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）是一种重要的高分辨率显微镜，通过扫描电子束与样品表面相互作用，获取样品的表面形貌和成分信息。
下面将详细介绍扫描电镜的工作原理。
一、电子源扫描电镜中的电子源通常采用热阴极电子枪，利用热电子发射的原理产生电子束。
电子束的发射通过加热阴极，使其达到足够高的温度，从而使阴极表面的电子获得足够的能量逃逸出来。
二、电子束的聚焦电子束发射后，需要经过一系列的电子光学元件进行聚焦，以使电子束能够集中在样品表面的一个小区域。
这些电子光学元件包括透镜和电子束扫描线圈。
透镜通过调节电场或磁场来聚焦电子束，而电子束扫描线圈则用于控制电子束的扫描范围。
三、样品准备在将样品放入扫描电镜之前，需要对样品进行一系列的准备工作。
首先，样品需要被切割成适当的尺寸，并抛光以去除表面的粗糙度。
然后，样品需要被涂覆上一层导电薄膜，以便电子束能够在样品表面产生信号。
常用的导电薄膜材料包括金属（如金、铂）和碳。
四、电子与样品的相互作用当电子束照射到样品表面时，电子与样品原子之间会发生相互作用。
这些相互作用包括电子的散射、吸收和透射等过程。
其中，电子的散射是扫描电镜获取图像的主要过程。
五、信号的检测与放大样品表面与电子束相互作用后，会产生多种信号，包括二次电子（Secondary Electrons，简称SE）、反射电子（Backscattered Electrons，简称BSE）和X射线等。
这些信号可以通过相应的探测器进行检测和放大。
常用的探测器包括二次电子探测器和反射电子探测器。
六、图像的生成与显示通过探测器检测到的信号，可以转换为电信号，并经过放大和处理，最终生成扫描电镜图像。
这些图像可以通过显示器或打印机进行显示和输出。
扫描电镜图像通常具有高分辨率和高对比度，能够显示样品表面的微观形貌和成分分布。
七、其他功能与技术除了样品表面形貌的观察，扫描电镜还具有其他功能和技术。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种高分辨率的显微镜，常用于观察材料的表面形貌和结构。
它利用电子束与样品相互作用产生的信号来获取图象，具有较高的分辨率和深度。
扫描电镜的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 电子源：扫描电镜使用的电子源通常是热阴极电子枪。
热阴极通过加热产生的热电子形成电子束。
2. 准直系统：电子束从电子源出射后，需要经过准直系统进行准直。
准直系统包括准直孔、准直磁场和偏转磁场等，用于控制电子束的方向和能量。
3. 样品台：样品台是放置待观察样品的平台。
样品通常需要进行预处理，如去除水分和表面氧化物等。
样品台还可以通过调节高低位置来调整电子束与样品的距离。
4. 扫描线圈：扫描线圈用来控制电子束的扫描范围。
通过改变扫描线圈的电流，可以控制电子束在样品表面的扫描速度和扫描范围。
5. 检测系统：扫描电镜的检测系统用于接收样品与电子束相互作用产生的信号。
常用的检测系统包括二次电子检测器和反射电子检测器。
6. 图象处理和显示：扫描电镜获取的信号经过放大、滤波和数字化处理后，可以通过显示器显示成图象。
图象处理可以增强图象的对照度和清晰度。
扫描电镜的工作原理基于电子与样品的相互作用。
当电子束与样品表面相互作用时，会发生多种物理过程，如电子-电子相互作用、电子-原子相互作用和电子-表面相互作用等。
这些相互作用会产生多种信号，如二次电子、反射电子、透射电子和荧光X射线等。
在扫描电镜中，最常用的信号是二次电子。
当电子束与样品表面相互作用时，一部份电子会被样品表面的原子或者份子吸收或者散射，从而形成二次电子。
二次电子的数量和能量与样品表面形貌和组成有关。
通过采集和检测二次电子，可以获取样品表面的形貌信息。
此外，扫描电镜还可以利用反射电子信号来观察样品的晶体结构和原子罗列等信息。
反射电子是指电子束与样品表面原子相互作用后，被散射回来的电子。
通过采集和检测反射电子，可以获得样品的晶体学信息。
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a r Xiv:as tr o-ph/72397v114Fe b27COMBINED SCANNING ELECTRON MICROSCOPE AND MICRO-INFRARED MEASUREMENTS ON INTERPLANETARY DUST PARTICLES A.ARONICA (1),A.ROTUNDI (2),G.FERRINI (3),E.PALOMBA (4)E.ZONA (2)AND L.COLANGELI (1)(1)INAF -Oss.Astronomico di Capodimonte,Via Moiariello 16,80131Napoli (Italy)E-mail:aronica@na.astro.it,colangeli@na.astro.it (2)Dip.Scienze Applicate,Universit `a Parthenope,Via A.De Gasperi,5-Napoli (Italy)E-mail:rotundi@uniparthenope.it,zona@uniparthenope.it (3)Novaetech s.r.l.,Piazza Pilastri 18,80125Napoli (Italy),E-mail:ferrini@novaetech.it (4)INAF-IFSI,Via del Fosso del Cavaliere 100,00133Roma (Italy),E-mail:palomba@ifsi.rm.it Laboratory characterization of Interplanetary Dust Particles (IDPs)collected in the lower stratosphere represents a concrete analysis of cosmic dust properties which played a fundamental role in the origin and evolution of Solar System.The IDPs were characterized by Field Emission Scanning Electron Microscope (FE-SEM)analyses and by InfraRed (IR)micro-spectroscopy.We present the FESEM images of six IDPs:three smooth grains,two porous and one a compact sphere.We also show the results of micro-IR transmission measurements on four IDPs that allowed us to identify their spectral class according to the criteria defined by Sandford and Walker 1.Only three of the analyzed particles show IR trans-mission spectra with a dominant “silicate absorption feature”so that they could be assigned to the three IR spectral classes:one has been classified as “amor-phous olivine”,one appears to be a mixture of “olivines”and “pyroxenes”and onebelongs to the “layer-lattice silicates”spectral class.1.IntroductionCosmic dust which took part in the formation of the protosolar nebula played afundamental role in the origin and evolution of the Solar System,especially duringthe planetesimal development.The dust residing in the outer protosolar nebula (30-50AU),formed the minor bodies (i.e.asteroids,comets,Kuiper Belt Objects )andremained unchanged due to high heliocentric distances and low temperatures 2.Asa result of collisions between asteroids and perihelion passage of comets,dust isregenerated as Interplanetary Dust Particles (IDPs ).Particularly preserved IDPsinclude interstellar matter and a great amount of information about chemical andmineralogical properties of the primordial dust.For these reasons the study ofIDPs origin,chemical composition and physical properties provides an important121st Workshop of Astronomy and Astrophysics for Studentsopportunity to understand the formation and evolution of the Solar System.Dust grains composition is studied in laboratory by InfraRed(IR)micro-spectroscopy of IDPs collected in the lower stratosphere(17-19km altitude)by high-flying NASA U2aircrafts.IDPs are analyzed to classify them according to their morphology, physical properties and chemical composition and to identify the link to their par-ents bodies,mainly comets and asteroids.Many chondritic IDPs are Si-O rich and include carbonaceous materials:the main comets parisons of IR asteroids astronomical spectra has shown that many IDPs are linked to these bodies although the emission bands near10µm associated with SI-O stretching vibrations is prevented by regolite which covers the surface of many asteroids4. 2.ExperimentalSix stratospheric IDPs were allocated by the NASA-JSC Astromaterials Curation Center(ACC)after selecting from Cosmic Dust Catalog5.We designed Special Sample Holders to allow IDPs to be deposited directly at the NASA ACC onto these substrates that are suitable for the combined micro-IR and FESEM analyses without the need for sample manipulation in the laboratory.All bulk particle analyses were non destructive.The morphological analysis was performed with a Stereoscan360-Leica/Cambridge Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM)at an accelerating voltage of2.5kV.The IR spectra were acquired with an IR microscope attached to a FTIR interferometer(mod.Bruker-Equinox55)in the range4000-600cm−1,at a spectral resolution of4cm−1.3.ResultsIn Figure1the IDPs L2021C13,L2021C20,L2021D12,L2036M28show different morphologies with respect to images contained in the NASA catalog5.By matching features along the edges of each IDP,we conclude that they were placed upside-down with respect to the NASA catalog images.L2021C13as imaged in the catalog is an aggregate with an apparent foliation highlighted by platy grain structures on the periphery,while in Figure1appear as a low porosity,compact aggregate of stratified submicronic spheroidal grains,with a maximum elongation of13µm.L2021C20 in the catalog is a sphere with a scalloped texture formed by thin platy crystals while our observation(Figure1)shows a13µm spherical particle with a smooth core partially covered by micronic and submicronic grains.L2021D12in the cata-log shows up as a very porous particle with an attached about4µm balloon-like feature close to a patch of several fused disk-shaped grains.Instead in Figure1the IDP appears as a less porous aggregate of micrometric grains characterized by an irregular form with a max elongation of13µm.The L2036M28shape and sizes in the catalog image do not match those shown in our FESEM image(Figure1) although the stratified texture of this low porosity particle is similar.The particle has probably broken-up during sample manipulation and we observed only a frag-ment(max elongation of5µm)of the entire particle shown in the catalog.ParticlesNaples(Italy),19-20April20063 L2021D9and L2021F17(both max elongation of11µm)show same morphologies in our FESEM images(Figure1)as shown in the catalog.The IDP L2021D9appears as a heterogeneous aggregate of spherical submicronic grains with high porosity. L2021F17is a smooth particle covered by a thin granularity and with an irregular form.Figure1.FESEM images showing various IDPs morphologies.Micro-IR spectra of L2021C13,L2021D9,L2021D12and L2036M28are shown in Figure2.We compared them to terrestrial analogs6and other IDPs IR spectra available in literature1.The L2021C13spectrum is smooth and regular and char-acterized by a wide and strong band at12µm,close to the olivines feature at11.941st Workshop of Astronomy and Astrophysics for Studentsµm.IR spectra of amorphous materials are more smooth than those of crystalline particles,their strongest bands are shifted towards longer wavelengths and their smallest and narrowest bands are reduced.For these reasons we classify L2021C13 as an“amorphous olivine”.The L2021D9spectrum exhibits a sequence of various bands whose the strongest are at9.3and11.7µm.These bands are consistent with both Olivine and Pyroxene IR spectral classes.We classified this porous aggregate as a mixture of olivines and pyroxenes in which two anhydrous silicate phases co-exist:fayalite and orthopyroxene.The spectrum of L2021D12exhibits a large and strong band at10.1µm which is characteristic of minerals containing phyllosilicates and therefore we can assign this particle to the“layer-lattice silicates”class.The band at8.6µm is due to the presence of iron sulfides(FeS).L2036M28shows a spectrum characterized by a poor S/N ratio where the10µm“silicate features”are not present.For this reason the IR class for this particle can not be established although the large band at9µm could suggest the presence of amorphous silicate.Figure2.Micro-IR spectra of four IDPs.4.ConclusionsWe performed IDPs combined Field Emission Scanning Electron Microscope and Micro-InfraRed measurements.These are non-destructive techniques of analyses which allowed us to characterize the particles according to their morphology,phys-ical properties and mineralogical composition.The same combined analyses,on similar substrates,are now applied by our team on the STARDUST samples.Naples(Italy),19-20April20065AcknowledgmentsWe thank N.Staiano and S.Inarta for technical support.Work supported by MIUR, ASI,Univ.“Parthenope”,Napoli.References1.Sandford S.A.and Walker R.M.,ApJ,291,838-851(1985).2.Rietmeijer F.J.M.In the Planetary Materials vol.36,2,1-95(1998).3.Bradley J.P.,Humecki H.J.and Germani M.S.,ApJ,394,643-651(1992).4.Hiroi T.and Sasaki S.,Meteorit.Planet.Sci.,36,1587-1596(2001).5.Warren J.L.et al.,Cosmic Dust Catalog15,CDPET NASA JSC,27897,(1997).6.Salisbury J.W.et al.,Johns Hopkins University Press,pp.294(1991).。