扫描电镜2
扫描电镜分析2篇
扫描电镜分析2篇第一篇：扫描电镜分析花粉形态结构特征扫描电镜是现代生物学和医学研究中一种重要的分析技术，可以对显微结构进行高清晰度的成像和观察。
在植物学中，花粉是非常重要的微观结构，它们的形态结构特征和尺寸大小对于花粉的传播、定位和分类具有重要意义。
因此，采用扫描电镜对花粉形态结构进行分析，可以深入了解花粉的形态学特征和花粉学的研究对象。
在本次扫描电镜分析中，我们选取了几种常见的植物花粉样本，包括罂粟花、向日葵、松树、紫罗兰等。
通过精细制备和扫描电镜成像，我们得到了以下结果。
罂粟花的花粉罂粟花的花粉呈球形或近球形，外表呈现有棱角的圆形，直径约为48微米。
在扫描电镜下观察，罂粟花的花粉表面呈现出一种微细的网状结构，而且表面布满了大小不一的刺状突起。
这些刺状突起有的长而细，有的短而粗，有的呈锯齿状。
整个花粉表面分布不均，有的地方突起密集，有的地方比较平整。
整体上看，罂粟花的花粉表面相当粗糙，具有明显的纹理和质感。
向日葵的花粉向日葵的花粉为椭圆形或肾形，直径大约为50微米左右，花粉壁厚度较薄。
扫描电镜下观察，向日葵的花粉表面呈现出一种平滑的纹理，花粉壁内部有大小不一的坑陷。
同时，向日葵的花粉壁上也分布着一些小的碎片状突起。
整体上看，向日葵的花粉表面比较光滑，不像罂粟花那样粗糙。
松树的花粉松树的花粉为卵圆形，长38-55微米，宽25-30微米，花粉壁较厚。
在扫描电镜下观察，松树的花粉表面呈现出一种分布均匀的刺状突起，形态呈现出有规律的菱形和六边形等几何形状。
这些刺状突起密集而均匀，大小相当，长度为0.1-0.5微米。
整个花粉表面呈现出一种精细而规则的网状结构，十分复杂，呈现出明显的纹理和层次感。
紫罗兰的花粉紫罗兰的花粉为卵形、扁平，长35-45微米，宽20-25微米，花粉壁厚度较薄。
在扫描电镜下观察，紫罗兰的花粉表面呈现出一种不规则的凹凸纹理，与其他花粉的凸起和刺状突起不同。
这些凹凸纹理大小相当，分布不均，有的地方密集，有的地方较为稀疏。
光学显微镜与扫描电镜的区别(2)
光学显微镜与扫描电镜的区别（二）cyh(2010-07-13 11:59:00)光源不同：光学显微镜采用可见光作为光源，电子显微镜采用电子束作为光源。
成像原理不同：光学显微镜利用几何光学成像原理进行成像，电子显微镜利用高能量电子束轰击样品表面，激发出样品表面的各种物理信号，再利用不同的信号探测器接受物理信号转换成图像信息。
分辨率不同：光学显微镜因为光的干涉与衍射作用，分辨率只能局限于0.2-0.5um之间。
电子显微镜因为采用电子束作为光源，其分辨率可达到1-3nm之间，因此光学显微镜的组织观察属于微米级分析，电子显微镜的组织观测属于纳米级分析。
景深不同：一般光学显微镜的景深在2-3um之间，因此对样品的表面光滑程度具有极高的要求，所以制样过程相对比较复杂。
扫描电镜的景深则可高达几个毫米，因此对样品表面的光滑程度几何没有任何要求，样品制备比较简单，有些样品几乎无需制样。
体式显微镜虽然也具有比较大的景深，但其分辨率却非常的低。
应用领域：光学显微镜主要用于光滑表面的微米级组织观察与测量，因为采用可见光作为光源因此不仅能观察样品表层组织而且在表层以下的一定范围内的组织同样也可被观察到，并且光学显微镜对于色彩的识别非常敏感和准确。
电子显微镜主要用于纳米级的样品表面形貌观测，因为扫描电镜是依靠物理信号的强度来区分组织信息的，因此扫描电镜的图像都是黑白的，对于彩色图像的识别扫描电镜显得无能为力。
扫描电镜不仅可以观察样品表面的组织形貌，通过使用EDS、WDS、EBSD等不同的附件设备，扫描电镜还可进一步扩展使用功能。
通过使用EDS、WDS辅助设备，扫描电镜可以对微区化学成分进行分析，这一点在失效分析研究领域尤为重要。
使用EBSD，扫描电镜可以对材料的晶格取向进行研究。
断口分析研究金属断裂面的学科，是断裂学科的组成部分。
金属破断后获得的一对相互匹配的断裂表面及其外观形貌，称断口。
断口总是发生在金属组织中最薄弱的地方，记录着有关断裂全过程的许多珍贵资料，所以在研究断裂时，对断口的观察和研究一直受到重视。
扫描电镜图像的分析
100 150 200 250 300 350 400 颗粒个数Ｎ
个
数 均 D n 5.57 5.30 5.40 5.57 5.50 5.57 5.64
μ
m
体 均 D v 8.33 8.20 8.06 8.16 8.08 8.09 8.14
μ
m
D50 μm 8 . 11 8 . 1 0 7 . 8 0 7 . 9 2 7 . 9 1 7 . 9 2 7 . 9 5
图4.12 500X 解理和沿晶断裂
图4.13 钢管旳断口 500X
图4.14 钢材腐蚀表面 1000X
图4.15 750X 沿晶断裂
图4.16 550X 解理断裂
图4.17 1000X 解理+准解理
图4.18 500X 解理+沿晶断口（拉长韧窝）
图4.19 高岭土 3000X
图4.20 高岭土5000X
图4.22 Mg-Zn-Y合金二次电子照片
图4.23 合金旳背散射电子照片 500X
图4.24 Mg-Zn-Y合金旳背散射电子照片 图4.25 Mg-Zn-Y合金旳背散射和二次电子照片
图4.26 铝钴镍合金二次电子照片
图4.27 铝钴镍合金背散射电子照片
4 粒度分布测量
大规模集成电路板上旳沟槽深、线宽、圆直径、正方形、长方形边长等旳测量；粉体（尤其是纳米）颗粒 粒度测量、原则粒子微球旳粒度定值；复合材料（如固体推动剂）中某种颗粒组份粒度分布测量、样品表 面孔隙率测定等…，都能够使用图像处理、分析功能，有自动和手动。目前旳EDS中都有该软件包供选择， 用SEM测量测定粉体颗粒粒度是精确、以便和实用旳。测量旳粒度范围能够从几十纳米到几种毫米，是 任何专用粒度仪所无法胜任旳。尤其当分析样品旳粒度不大于3um（例如：超细银粉、碳粉、钴蓝、 Fe2O3、SiO2等）时，超细颗粒极易汇集、团聚（如下图）、在水中尤其难于分散旳特征，老式旳湿法 粒度分析（例如：Coulter计数法、激光散射法、动态光子有关法）就无法得到真实旳粒度成果。而扫描 电镜粒度分析法（简称SEM法）却不受这些限制，比较灵活，完全能适应这些特殊样品旳粒度分析，同 步它属于绝对粒度测量法。为克服SEM粒度分析法所存在旳测定样品量太少、成果缺乏代表性旳缺陷， 在实际操作时，要多制备些观察试样，多采集些照片，多测量些颗粒（300个以上）。超细粉体样品一般 制备在铜柱表面上，希望颗粒单层均匀分散、彼此不粘连。这么，在不同倍数下得到照片，便于图象处理 和分析功能自动完毕；不然，就要手工测量每个颗粒旳粒度，然后进行统计处理。
扫描电子显微镜原理
扫描电子显微镜原理扫描电镜的工作原理主要是利用二次电子成像，它工作过程是这样的：从电子枪灯丝发出的直径约20～35µm的电子束，受到阳极1～40kV高压的加速射向镜筒，并受到第一、二聚光镜和物镜的汇聚作用，缩小成直径约几十埃的狭窄电子束射到样品上。
与此同时，偏转线圈使电子束在样品上作光栅状的扫描。
电子束与样品相互作用将产生多种信号，其中最重要的是二次电子。
由于控制镜筒入射电子束的扫描线圈的电路同时也控制显像管的电子束在屏上的扫描。
用这种方法就如电视机屏上的像一样，一点一点，一线一线地组成了像。
扫描电镜像的分辨本领取决于一些因素，其中最主要的是电子束斑的直径。
但电子枪亮度，样品的性质，相互作用的方式以及扫描速度和像的线数也是有关的。
本平台使用的JSM6390/LV扫描电镜是一台常规的生物电镜，最大加速电压为30KV，分辨率达到40埃左右，所以纳米材料的形貌观察会受到限制。
扫描电镜具有一些极有价值的特点：（1）它能在较大放大倍数范围工作，从几十倍到几万倍。
（2）扫描电镜具有很大焦深，300倍于光学显微镜；因而对于复杂而粗糙的样品表面，可得清晰的图像；（3）在观察样品表面形貌的同时又可对样品进行微区的无损分析。
扫描电镜对研究样品表面的形貌是理想的，但却不易获得内部结构的信息，由于受分辨率的限制，它对细胞的精细结构、病毒的分子机理或亚细胞的结构的研究无能为力。
所以透射电镜和扫描电镜在性能上有许多方面是相互补充的。
入射电子与样品核外电子碰撞使后者脱离原子变成二次电子，而原子在失掉一个电子后变成离子，处于较高的能量状态，能量释放可以采取两种方式：一种是产生x射线，另一种是锇歇电子。
其中X射线适合于重元素的成份分析，能量分散x射线微区分析法（Energy dispersive X-ray microanalysis，简称EDX）是一种利用特征x射线对样品进行成份分析的方法。
EDX灵敏度高，简单快速，对样品污染核损伤小，但分析范围窄，分辨率低，适宜于定性分析。
材料检测表征方法之扫描电镜
材料检测表征方法之扫描电镜自从1965年第一台商品扫描电镜问世以来，经过40多年的不断改进，扫描电镜的分辨率从第一台的25nm提高到现在的0.01nm，而且大多数扫描电镜都能与X射线波谱仪、X射线能谱仪等组合，成为一种对表面微观世界能够经行全面分析的多功能电子显微仪器。
在材料领域中，扫描电镜技术发挥着极其重要的作用，被广泛应用于各种材料的形态结构、界面状况、损伤机制及材料性能预测等方面的研究。
利用扫描电镜可以直接研究晶体缺陷及其产生过程，可以观察金属材料内部原子的集结方式和它们的真实边界，也可以观察在不同条件下边界移动的方式，还可以检查晶体在表面机械加工中引起的损伤和辐射损伤等。
1、扫描电镜的结构及主要性能扫描电镜可粗略分为镜体和电源电路系统两部分。
镜体部分由电子光学系统、信号收集和显示系统以及真空抽气系统组成。
1.1 电子光学系统由电子枪，电磁透镜，扫描线圈和样品室等部件组成。
其作用是用来获得扫描电子束，作为信号的激发源。
为了获得较高的信号强度和图像分辨率，扫描电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径。
1.2 信号收集及显示系统检测样品在入射电子作用下产生的物理信号，然后经视频放大作为显像系统的调制信号。
现在普遍使用的是电子检测器，它由闪烁体，光导管和光电倍增器所组成。
1.3 真空系统真空系统的作用是为保证电子光学系统正常工作，防止样品污染，一般情况下要求保持10-4~10-5Torr的真空度。
1.4 电源系统电源系统由稳压，稳流及相应的安全保护电路所组成，其作用是提供扫描电镜各部分所需的电源。
2、扫描电镜工作原理扫描电镜由电子枪发射出来的电子束，在加速电压的作用下，经过磁透镜系统汇聚，形成直径为5nm，经过二至三个电磁透镜所组成的电子光学系统，电子束会聚成一个细的电子束聚焦在样品表面。
在末级透镜上边装有扫描线圈，在它的作用下使电子束在样品表面扫描。
由于高能电子束与样品物质的交互作用，结果产生了各种信息：二次电子、背反射电子、吸收电子、X射线、俄歇电子、阴极发光和透射电子等。
扫描电镜分析 (2)
扫描电镜分析引言扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种高分辨率的显微镜，利用电子束来观察和分析材料的表面形貌和组成。
相比传统光学显微镜，扫描电镜具有更高的放大倍数和更好的分辨率，能够提供更详细的信息和更全面的材料表征。
本文将介绍扫描电镜分析的基本原理、操作步骤和应用领域。
扫描电镜分析的基本原理扫描电镜利用电子束与样品表面的相互作用生成图像，采用场发射电子源作为电子束的发射源。
电子束从电子源中发射出来后被加速，在经过透镜系统的聚焦作用下，聚焦在样品表面上。
样品表面的电子与电子束发生相互作用，包括散射、逸出等过程。
逸出的电子被收集和放大，转换成电信号，通过不同的检测器获得样品表面的形貌和组成信息。
扫描电镜分析的操作步骤1.准备样品：将待观察的样品切割、打磨，使其表面平整，去除杂质。
如果样品是不导电的，需要进行导电处理，如镀一层金属薄膜。
2.真空系统准备：将样品放置在扫描电镜的样品台上，通过真空系统排除气体，以保证电子束的传输。
3.调试扫描电镜参数：根据样品的性质和分析需求，设置电子束的加速电压、电子枪的亮度、放大倍数等参数。
4.扫描电镜观察：启动扫描电镜的电子束，将电子束聚焦在样品表面，利用扫描线圈扫描样品表面，收集和放大逸出的电子信号，生成图像。
5.图像分析：通过软件分析图像，测量样品表面的形貌和组成，获取相关的形态参数和元素成分信息。
扫描电镜分析的应用领域扫描电镜广泛应用于材料科学、生物学、化学等领域的研究和分析。
具体应用包括： - 材料表面形貌分析：扫描电镜能够提供高分辨率的材料表面形貌信息，用于评价材料的纹理、晶格形貌等。
- 生物样品观察：扫描电镜可以观察生物样品的微观结构，包括细胞形态、器官结构等，对生物学研究有重要意义。
- 纳米材料研究：扫描电镜在纳米材料的研究中得到广泛运用，能够观察和分析纳米颗粒的大小、形状、分布等特征。
- 化学成分分析：扫描电镜结合能谱仪可以进行化学成分分析，通过测量逸出电子的能谱来确定材料的元素成分。
SEM二次电子成像和背散射电子成像
S E M二次电子成像和背散射电子成像集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#扫描电镜二次电子及背散射电子成像技术扫描电镜成像主要是利用样品表面的微区特征，如形貌、原子序数、化学成分、晶体结构或位向等差异，在电子束作用下产生不同强度的物理信号，使阴极射线管荧光屏上不同的区域呈现出不同的亮度，从而获得具有一定衬度的图像，常用的包括主要由二次电子(SE，secondary electron)信号所形成的形貌衬度像和由背散射电子(BSE, backscattered electron)信号所形成的原子序数衬度像。
1. 二次电子(SE)像—形貌衬度二次电子是被入射电子轰击出的原子的核外电子，其主要特点是：(1)能量小于 50eV ，在固体样品中的平均自由程只有10～100nm，在这样浅的表层里，入射电子与样品原子只发出有限次数的散射，因此基本上未向侧向扩散；(2)二次电子的产额强烈依赖于入射束与试样表面法线间的夹角a , a大的面发射的二次电子多，反之则少。
根据上述特点，二次电子像主要是反映样品表面10 nm左右的形貌特征，像的衬度是形貌衬度，衬度的形成主要取于样品表面相对于入射电子束的倾角。
如果样品表面光滑平整（无形貌特征），则不形成衬度；而对于表面有一定形貌的样品，其形貌可看成由许多不同倾斜程度的面构成的凸尖、台阶、凹坑等细节组成，这些细节的不同部位发射的二次电子数不同，从而产生衬度。
二次电子像分辨率高、无明显阴影效应、场深大、立体感强，是扫描电镜的主要成像方式，特别适用于粗糙样品表面的形貌观察，在材料及生命科学等领域有着广泛的应用。
2. 背散射电子(BSE)像—原子序数衬度背散射电子是由样品反射出来的初次电子，其主要特点是：(1)能量高，从50eV到接近入射电子的能量，穿透能力比二次电子强得多，可从样品中较深的区域逸出(微米级)，在这样的深度范围，入射电子已有相当宽的侧向扩展，因此在样品中产生的范围大；(2) 被散射电子发射系数η随原子序数Z的增大而增加，如下图所示。
2扫描电镜_带思考题
式中ν 为元素的特征X 射线频率，Z为原子序数， K与σ 均为常数，C为光速。当σ ≈1时， λ 与Z的关系式可写成: 由式可知，组成试样的元素(对应的原子序数Z) 与它产生的特征X 射线波长(λ )有单值关系，即每 一种元素都有一个特定波长的特征X射线与之相对 应， 它不随入射电子的能量而变化。如果用X 射 线波谱仪测量电子激发试样所产生的特征X 射线波 长的种类，即可确定试样中所存在元素的种类，这 就是定性分析的基本原理。
ZrO2-Al2O3-SiO2系耐火材料的背 散射电子成分像，1000×
ZrO2-Al2O3-SiO2系 耐火材料的背散射 电子像。由于ZrO2 相平均原子序数远 高于Al2O3相和SiO2 相，所以图中白色 相为斜锆石，小的 白色粒状斜锆石与 灰色莫来石混合区 为莫来石－斜锆石 共析体，基体灰色 相为莫来石。
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4. 不损坏试样、分析速度快
现在电子探针均与计算机联机，可以连续自 动进行多种方法分析，并自动进行数据处理和数 据分析，对含10个元素以下的试样定性、定量分 析，新型电子探针在30min左右可以完成，如果 用EDS 进行定性、定量分析，几分种即可完成。 对表面不平的大试样进行元素面分析时，还可以 自动聚焦分析。 电子探针分析过程中一般不损坏试样，试样 分析后，可以完好保存或继续进行其它方面的分 析测试，这对于文物、古陶瓷、古硬币及犯罪证 据等的稀有试样分析尤为重要。
2. 元素分析范围广
电子探针所分析的元素范围一般从硼 (B)——铀(Ｕ)，因为电子探针成份分析是利 用元素的特征X 射线，而氢和氦原子只有K 层电子，不能产生特征X 射线，所以无法进 行电子探针成分分析。锂(Li)和铍(Be)虽然能 产生X 射线，但产生的特征X 射线波长太长， 通常无法进行检测，少数电子探针用大面间 距的皂化膜作为衍射晶体已经可以检测Be元 素。能谱仪的元素分析范围现在也和波谱相 同，分析元素范围从硼(B)——铀(Ｕ)
扫描电镜若干重要术语解读
扫描电镜若干重要术语解读二次电子（secondary electron SE）二次电子的成因是由于高能入射电子与样品原子核外电子相互作用，使核外电子电离所造成，尤其是外层电子与原子核结合力较弱，被大量电离形成自由电子。
如果这种过程发生在样品表层，自由电子只要克服材料的逸出功，就能离开样品，成为二次电子。
对于金属，价电子结合能很小，约为10eV，其电离的几率远远大于内壳层电子，样品吸收一个高能电子，就能产生多个二次电子。
二次电子绝大部分为价电子。
入射电子在样品深处同样产生二次电子，但由于二次电子能量小，不能出射。
出射的二次电子只限于样品的表层，其范围与入射电子束直径相当，取样深度根据计算得到为小于10nm的范围。
因此用二次电子成像分辨率高，能够完全反映样品的表面形貌特征。
背散射电子（backscattered electron BSE）电子束一般要穿入样品的某个深度后才能经受充分的散射过程，使其穿行方向反转和引起背散射，因此从样品出射的背散射电子带有样品某个深度范围的性质信息，其取样深度很大程度上依赖样品本身的性质，无法用单一数字给出这个深度值。
所以射BSE的数量高度依赖于电子束撞击点样品的平均原子序数。
因此，随着原子序数增加，背散射的电子就更多。
从样品表面背散射出来的电子也激发二次电子，作为SE2电子。
BSE给出深度信息和图像中的原子序数衬度。
特征X射线（characteristic X-ray X-ray）当高能电子进入样品后，受到样品原子的非弹性散射，将其能量传递给原子而使其中某个内壳层的电子被电离，并脱离该原子，内壳层上出现一个空位，原子处于不稳定的高能激发态。
在激发后10-12S内原子便恢复到最低能量的基态。
在这个过程中，一系列外层电子向内壳层空位跃迁，同时产生特征X射线和俄歇电子，释放出多余的能量。
特征X射线有足够大的能量，可以从样品深部出射，其产生范围包容了相互作用区的最外层，对于中等以上原子序数的样品，如金属或陶瓷，该范围约几个微米。
扫描电镜操作方法
扫描电镜操作方法1、接通电源，打开电镜主机上的开关（开关有三个档，第一档为关闭，第二档开启，第三档为启动）启动的时候把钥匙放在第三档大约两秒钟松手，电镜启动，钥匙自动回到第二档（回到第二档的原因是防止突然断电，又突然来电）。
2、打开电脑。
3、打开电脑桌面上的电镜操作软件（打开软件电镜真空泵会自动工作，开始抽电子枪与样品室内的空气。
此时软件上的“HT”为灰色，真空抽完之后，“HT”会变成蓝色）4、点操作界面的Sample，选择“Vent”（此时电镜主机上的“放气”指示灯开始闪烁，停止闪烁为工作完成），调正“Staqe”中的“Z”轴为40mm以上（“Z”轴最大位置为80mm），打开样品室，取出样品台（注意：在取样品台时手不得接触二次电子探头和背散射探头），固定样品（样品要确保良好的导电性），完成后再抽真空，点击Sample中的“Evac”，真空泵开始工作，当“HT”变为蓝色，抽真空完成。
5、确定工作电压与工作距离（工作电压“Acc.volt”一般为30KV，工作距离“WD”一般为10mm，束斑Spotsize一般为30，工作模式Signal：二次电子SEI和背散射BEW，真空模式Vac.mode：HV和LV）在确定工作电压和工作距离时，不用看原来的数值是多少都要重新指定。
6、点击“HT”打开高压，“HT”变为绿色。
7、打开“Staqe”通过调正“X、Y、T、R”四个轴向找到样品的位置，再调正“Z”轴确定样品台的位置（注意：在确定工作位置的时候要确定样品的高度。
如：样品为2mm，那么Z轴的数值应调正为15mm），放大样品到模糊看不清的倍数，通过对“Z”轴的上、下位置调正样品为最清淅的位置，再放大样品到模糊看不清的倍数，再用同样的方法调正到最清淅的位置。
8、点击“Vlew”使放大倍数回到30X，9、先放大到一个合适选择最佳拍照位置的倍数，选择一个最佳的拍照位置（样品表面尽量平整）10、旋转操作台上的放大旋钮到样品合适的放大倍数（此数值的确定跟据样品的不同而不同），氧化锌的适合放大倍数为15000X，软件上操作窗口的Soan2为被选择状态。
双束扫描电镜原理
双束扫描电镜原理介绍双束扫描电镜（Dual Beam Scanning Electron Microscope，简称DB-SEM）是一种高分辨率的显微镜，结合了扫描电子显微镜（SEM）和离子束刻蚀（FIB）技术。
它利用电子束和离子束的相互作用，实现了对样品的高分辨率成像和加工。
原理双束扫描电镜的原理基于电子束和离子束与样品的相互作用。
电子束通过扫描样品表面，激发样品中的次级电子和背散射电子。
次级电子和背散射电子被探测器捕捉，形成图像。
离子束则用于刻蚀样品表面，以改变样品形貌或制备纳米结构。
电子束成像双束扫描电镜中的电子束由电子枪产生，经过透镜系统聚焦后，通过扫描线圈控制在样品表面扫描。
当电子束与样品相互作用时，会激发出次级电子和背散射电子。
次级电子的能量较低，主要来自于样品表面的原子和分子。
背散射电子的能量较高，来自于样品内部的原子和分子。
这些电子被探测器捕捉后，通过信号处理系统形成图像。
离子束刻蚀双束扫描电镜中的离子束由离子枪产生，经过透镜系统聚焦后，通过扫描线圈控制在样品表面扫描。
离子束的能量较高，可以刻蚀样品表面。
离子束与样品相互作用时，会引起样品表面原子和分子的解离和离子化，从而改变样品的形貌。
离子束刻蚀可以用于制备纳米结构、修复样品缺陷以及剖析样品内部结构。
双束模式双束扫描电镜可以在电子束成像和离子束刻蚀之间切换，实现双束模式。
在电子束成像模式下，电子束扫描样品表面，生成高分辨率的图像。
在离子束刻蚀模式下，离子束刻蚀样品表面，改变样品形貌或制备纳米结构。
双束模式的切换可以通过控制系统实现，用户可以根据需要选择不同的模式。
应用领域双束扫描电镜在材料科学、纳米科学、半导体工艺等领域有广泛的应用。
它可以用于表面形貌观察、纳米结构制备、样品修复和剖析等。
双束扫描电镜的高分辨率和加工能力，使其成为研究和开发新材料、新器件的重要工具。
优势和局限性双束扫描电镜具有以下优势： 1. 高分辨率：双束扫描电镜可以实现纳米级的分辨率，对样品细节进行高清观察。
SEM(2)
上海金山水泥厂水泥熟料
金山水泥厂熟料SEM图
混凝土骨料与水泥石胶结SEM像
C2S水化1d SEM像
C3S水化1d SEM像
C3A水化1d的SEM像
C3A水化1d的SEM像
C4AF水化1d的SEM像
2.金属
扫描电镜因其景深大，特别适用于断口分析。新鲜 金属断口可直接放入电镜进行观察，既简单又不致在 制备过程中引入假象；扫描电镜允许在很宽的倍率范 围内连续观察，可以对断口进行低倍(约10倍)大视域 观察，并在此基础上确定感兴趣的区域(例如裂纹源) 进行高倍观察分析，显示断口形貌的细节特征，揭示 断裂机理。 金属断口种类很多，现仅以疲劳断口为例来说明扫 描电镜在这方面的应用。
ZnO晶体和尖晶石晶体
热压SiC纤维补强微晶 玻璃拉伸断口
SiC纤维增强复合合材料
3.高分子材料
牙釉质表面形貌（酸蚀前）
牙釉质表面形貌（酸蚀后）
人工 关节?
多 层 微 孔 涂 层
（DePuy）
(2) SEM应用举例
• 1.水泥和混凝土
• 水泥和混凝土材料大多比较松散，气孔多，利用扫描
电镜成像比较直观，立体感强，使之有利于观察水泥 熟料、水泥浆体和混凝土中各晶体或胶凝体的空间位 置、相互关系以及结构特点等. • 扫描电镜样品制备比较方便，所以在上述方面的研究
有着更宽广的前景。但如果样品在真空中发生晶体变
3 复合材料
在观察和分析复合材料的显微组织时，采用深浸 的方法把基本相溶到一定的深度，使待观察的相暴露 于基体之上，充分利用扫描电镜景深大的特点，可获 得其他显微镜所无法解决的三维立体形态的显示，为 进一步分析组成相形成机理及其三维立体形态特征提
SEM二次电子成像和背散射电子成像
扫描电镜二次电子及背散射电子成像技术扫描电镜成像主要是利用样品表面的微区特征，如形貌、原子序数、化学成分、晶体结构或位向等差异，在电子束作用下产生不同强度的物理信号，使阴极射线管荧光屏上不同的区域呈现出不同的亮度，从而获得具有一定衬度的图像，常用的包括主要由二次电子(SE，secondary electron)信号所形成的形貌衬度像和由背散射电子(BSE, backscattered electron)信号所形成的原子序数衬度像。
1. 二次电子(SE)像—形貌衬度二次电子是被入射电子轰击出的原子的核外电子，其主要特点是：(1)能量小于50eV ，在固体样品中的平均自由程只有10～100nm，在这样浅的表层里，入射电子与样品原子只发出有限次数的散射，因此基本上未向侧向扩散；(2)二次电子的产额强烈依赖于入射束与试样表面法线间的夹角a , a大的面发射的二次电子多，反之则少。
根据上述特点，二次电子像主要是反映样品表面10 nm左右的形貌特征，像的衬度是形貌衬度，衬度的形成主要取于样品表面相对于入射电子束的倾角。
如果样品表面光滑平整（无形貌特征），则不形成衬度；而对于表面有一定形貌的样品，其形貌可看成由许多不同倾斜程度的面构成的凸尖、台阶、凹坑等细节组成，这些细节的不同部位发射的二次电子数不同，从而产生衬度。
二次电子像分辨率高、无明显阴影效应、场深大、立体感强，是扫描电镜的主要成像方式，特别适用于粗糙样品表面的形貌观察，在材料及生命科学等领域有着广泛的应用。
2. 背散射电子(BSE)像—原子序数衬度背散射电子是由样品反射出来的初次电子，其主要特点是：(1)能量高，从50eV到接近入射电子的能量，穿透能力比二次电子强得多，可从样品中较深的区域逸出(微米级)，在这样的深度范围，入射电子已有相当宽的侧向扩展，因此在样品中产生的范围大；(2) 被散射电子发射系数η随原子序数Z的增大而增加，如下图所示。
由以上特点可以看出，背散射电子主要反映样品表面的成分特征，即样品平均原子序数Z大的部位产生较强的背散射电子信号，在荧光屏上形成较亮的区域；而平均原子序数较低的部位则产生较少的背散射电子，在荧光屏上形成较暗的区域，这样就形成原子序数衬度（成分衬度）。
操作手册扫描电镜使用方法说明书
操作手册扫描电镜使用方法说明书为了帮助用户准确并便捷地使用操作手册扫描电镜（以下简称SEM），本说明书详细介绍了SEM的使用方法。
请用户在使用前仔细阅读并按照说明书的步骤进行操作，以充分发挥SEM的功能和性能。
一、SEM简介操作手册扫描电镜（Scanning Electron Microscope）是一种常见的科学仪器，广泛应用于材料科学、生物科学、纳米技术等领域。
SEM通过扫描样品表面，并利用透射电子显微镜产生的信号进行成像，可以获得高分辨率的显微图像。
二、SEM的基本组成SEM主要由以下部件组成：电子枪、感应线圈、轴向磁透镜、扫描线圈、二次电子检测器、成像系统、显示器和控制系统等。
下面将逐一介绍各部件的作用和使用方法。
1. 电子枪电子枪是SEM的核心部件，负责产生高能的电子束。
在使用SEM 前，请确保电子枪处于正常工作状态。
操作时应避免碰触电子枪，以免造成损坏或伤害。
2. 感应线圈感应线圈用于控制电子束的尺寸和聚焦，用户可通过控制系统调整线圈来获得所需的电子束性能。
在操作过程中，需要根据实际要求进行相应的调节，以获得清晰的图像。
3. 轴向磁透镜轴向磁透镜用于进一步聚焦电子束，它可以通过控制磁场强度来改变电子束的聚焦效果。
用户可以通过控制系统进行调节，以提高图像的分辨率和对比度。
4. 扫描线圈扫描线圈负责控制电子束在样品表面上的扫描范围，用户可以通过控制系统设置扫描参数，如扫描速度和扫描线数等。
请确保设置合理的扫描范围，以充分观察样品的细节。
5. 二次电子检测器二次电子检测器用于检测被电子束激发后的次级电子，它能提供样品表面形貌信息。
在使用二次电子检测器时，保持探测器清洁，并根据需要进行灵敏度调节，以获取清晰的形貌图像。
6. 成像系统成像系统负责将电子束激发的信号转化为图像，用户可以通过控制系统来实时观察样品表面的形态。
在观察过程中，可以调整对比度、亮度和放大倍数等参数，以获得所需的图像效果。
扫描电镜照片参数解读及主要参数选择
扫描电镜照片参数解读及主要参数选择1、扫描电镜照片参数解读图1 扫描电镜图片展示，EHT=20.00kV即加速电压20kV；WD=8.2mm，即工作距离8.2mm；Mag=7.94KX即放大倍数7940倍；Signal A=SE2即用SE2探测器。
扫描电镜参数众多，皆可显示在图片下方工具栏中，但决定图像质量最直接、最关键因素是加速电压（EHT）、工作距离（WD）、放大倍数（Mag）和检测器种类，因此本台扫描电镜检测结果只选择显示这几个重要指标。
2、电镜参数解读2.1 加速电压一般，加速电压越高，图像分辨率越高，当样品导电性好且不易受电子束损伤时可选用高加速电压，这时电子束能量大，对样品穿透深，材料衬度减小，图像分辨率提高。
但加速电压过高，电子束对样品的穿透能力过大，样品表面信息缺失，样品看起来像玉一样，如图2D。
低加速电压时，入射电子能量较低，其与样品的作用深度较浅，更能反映样品最表层的信息，有利于样品表层形貌的观察（图2A，C）；此外，低加速电压可以有效地减少荷电现象，更易观察不导电样品。
如图2B，样品在10kV加速电压下边缘过亮，说明此处电荷大量积累，而图2A用1kV加速电压拍摄的同一部位就没有明显的荷电现象。
因此，根据自己的要求灵活地选择加速电压，才能得到理想的电镜图像。
当需要观测样品的表面信息、样品的导电性较差、样品的热稳定性较差时，需要选择较低的，甚至是超低的加速电压。
当需要得到分辨率高的图像、样品表面存在有机污染或是样品内部的相组成信息时，需要选择较高的加速电压。
图2 不同加速电压条件下的二次电子像。
A，C为1KV加速电压条件下图像，图像表面细节清晰。
B为10KV加速电压条件下图像，图像边缘效应较强。
D为15KV加速电压条件下的图像，图像表面细节看不出。
2.2 工作距离工作距离（WD）是物镜下极靴到样品表面的距离。
工作距离增大时，样品上的束斑变大，分辨率下降，但孔径角减小，景深增加。
扫描电镜和透射电镜的区别完整版
扫描电镜和透射电镜的区别一、分析信号(1)扫描电镜扫描电子显微镜的制造是依据电子与物质的相互作用。
当一束高能的入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。
(2)透射电镜根据德布罗意（De Broglie,20世纪法国科学家）提出的运动的微观粒子具有波粒二象性的观点，电子束流也具有波动性，而且电子波的波长比可见光要短得多（例如200千伏加速电压下电子波波长为0.00251纳米），显然，如果用电子束作光源制成的显微镜将具有比光学显微镜高得多的分辨能力。
更重要的是，由于电子在电场中会受到电场力运动，以及运动的电子在磁场中会受到洛伦兹力的作用而发生偏转，这使得使用科学手段使电子束聚焦和成像成为可能。
二、结构(1)扫描电镜1．镜筒镜筒包括电子枪、聚光镜、物镜及扫描系统。
其作用是产生很细的电子束(直径约几个nm)，并且使该电子束在样品表面扫描，同时激发出各种信号。
2．电子信号的收集与处理系统在样品室中，扫描电子束与样品发生相互作用后产生多种信号，其中包括二次电子、背散射电子、X射线、吸收电子、俄歇(Auger)电子等。
在上述信号中，最主要的是二次电子，它是被入射电子所激发出来的样品原子中的外层电子，产生于样品表面以下几nm至几十nm 的区域，其产生率主要取决于样品的形貌和成分。
通常所说的扫描电镜像指的就是二次电子像，它是研究样品表面形貌的最有用的电子信号。
电镜的基本原理(2)扫描电镜
• 工作距离的选择：
从物镜对样品的距离称为工作距离(WD)，一般扫描电镜 的工作距离是在5～40mm之间。在高分辨率工作时， 希望提高分辨率，要求获得较小的束斑，就必须使用短焦 距的强磁物镜。因为强磁透镜像差小，从而能获得较小的 束斑。而强透镜的焦距小，就要求小的工作距离，如 WD=5mm。在低倍观察时，样品凹凸不平，要求图像 有较大的焦深，则要使用大的工作距离，如WD=40mm。
察用 拉扫 伸描 情电 况镜 观
喷 金 的 样 品
扫描电子显微镜的工作内容
微区形貌观测
①二次电子像 可得到物质表面形貌反差的信息，即微观形貌像。 ②背反射电子像 可得到不同区域内平均原子序数差别的信息，即组成分布像。 ③X射线元素分布像 可得到样品表面元素及其X射线强度变化的分布图像。
• 聚光镜电流的选择:
在扫描电镜中聚光镜的作用是缩小束斑直径。聚光镜电流增大，透镜变 强，聚光作用也大，束斑直径变小，则图像分辨率提高，但是，束流变 弱，结果信号变弱，信噪比降低，噪音影响大，图像质量下降。因此， 在要求高分辨率工作时；使用大的聚光镜电流。在低倍工作时用小聚光 镜电流，以减少噪音影响。
◆ ◆ 溶剂刻蚀是用某些溶剂选择溶解高聚物材料
中的一个相，而暴露出另一相的结构。
六、扫描电镜的观察条件
• 加速电压效应：
加速电压越低，扫描图像的信息越限于表面，图像就越能反 映表面真实面貌。 加速电压越低，荷电效应越小，使图像质量改善，灰度层次 丰富而且电子束造成的损伤也减弱。 但加速电压越低，样品表面对于污染变得更敏感。 加速电压扰也较少，故合适于高倍工作。
衬度
表面形貌衬度 原子序数衬度
表面形貌衬度
表面形貌衬度主要是样品表面的凹凸(称为表面地 理)决定的。一般情况下，入射电子能从试详表面 下约5nm厚的薄层激发出二次电子，加速电压大时 会激发出更深层内的二次电子，从而面下薄层内的 结构可能会反映出来，并更加在表面形貌信息上。
扫描电子显微镜之--二次电子SE背散射电子BSE特征X射线
扫描电子显微镜开展的核心任务，是追求对各种固体材料外表的高分辨形貌观察。
形貌图像采用二次电子信号进展成像，图像分辨率和放大倍数连续可调，大景深，立体感强是其根本特色。
然而实现扫描电镜的商品化，从扫描电镜发明和开展历史上看，自1935年Knoll研究二次发射现象，偶然观察到靶材的形状，到1965年商品化扫描电镜的推出，经历了30年。
这期间对于扫描电镜成像信号的认识和利用是一个不断探索的试验研究过程。
对成像信号进展深入研究，不断改良仪器性能，最后对成像信号理论有了全面认识，改良提升了了关键技术，图像分辨率有了显著提高，扫描电镜才得以以商品化的形式突飞猛进的开展。
通过不断对电子光学电子枪，电磁透镜，以与信号探测与成像信号系统的改良，扫描电镜的分辨率虽然已经达到了很高水平，但距离电子光波的分辨率限度，还有非常大的开展空间。
2010年报道，科学家已经研制出可以用在场发射电子枪上的六硼化镧针尖，据科学家介绍，这有望使得扫描电镜分辨能力有一个飞跃性提高。
如果说对于电子束样品作用区发射信号的本质认识，开展和完善了扫描电镜性能和附属装置和装备。
那么对于扫描电镜电镜应用者，对于不同信号与物质信息相互机制的深入认识，也是非常必要。
扫描电子显微镜分析系统结构一、二次电子与成像机制原理定义：从样品中出射的能量小于50ev的电子。
成因：二次电子是由于高能束电子与弱结合的导带电子相互作用的结果，这个相互作用的过程制造成几个电子伏的能量转移给导带电子，所引起的二次电子能量分布，在3-5ev处有一个数量峰值，当能量增加时，分布陡降。
二次电子的出射深度：5-50nm二次电子产额δ= Ise/Ibeam1)、二次电子的产额与样品外表几何形貌〔电子束入射角度〕关系二次电子逃逸深度d与电子束产生二次电子的路程δ 〔θ〕∝δ 0 /cosθδ 0为θ=0°时二次电子产额，为常数；θ为入射电子与样品外表法线之间的夹角，θ角越大，二次电子产额越高，这说明二次电子对样品外表状态非常敏感。
扫描电镜的使用演示 (2)
扫描电镜的使用演示一、实验目的1）了解扫描电镜基本结构和工作原理。
2）通过对表面形貌衬度和原子序数衬度的观察，了解扫描电镜图像衬底原理及其应用。
二、扫描电镜的基本结构和工作原理扫描电子显微镜利用细聚焦电子束在样品表面逐点扫描，与样品相互作用产行各种物理信号，这些信号经检测器接收、放大并转换成调制信号，最后在荧光屏上显示反映样品表面各种特征的图像。
扫描电镜具有景深大、图像立体感强、放大倍数范围大、连续可调、分辨率高、样品室空间大且样品制备简单等特点，是进行样品表面研究的有效分析工具。
扫描电镜所需的加速电压一般在1〜30kV，常用的加速电压〜20kV左右。
图像放大倍数在一定范围内（几十倍到几十万倍）可以实现连续调整，放大倍数等于荧光屏上显示的图像横向长度与电子束在样品上横向扫描的实际长度之比。
扫描电镜最常使用的是二次电子信号和背散射电子信号，前者用于显示表面形貌衬度，后者用于显示原子序数衬度。
扫描电镜的基本结构可分为电子光学系统、扫描系统、信号检测放大系统、图像显示和记录系统、真空系统和电源及控制系统六大部分。
三、扫描电镜图像衬度观察1．样品制备扫描电镜的优点之一是样品制备简单，对于新鲜的金属断口样品不需要做任何处理，可以直接进行观察。
但在有些情况下需对样品进行必要的处理。
1）样品表面附着有灰尘和油污，可用有机溶剂（乙醇或丙酮）在超声波清洗器中清洗。
2）样品表面锈蚀或严重氧化，采用化学清洗或电解的方法处理。
清洗时可能会失去一些表面形貌特征的细节，操作过程中应该注意。
3）对于不导电的样品，观察前需在表面喷镀一层导电金属或碳，镀膜厚度控制在5-10nm为宜。
2．表面形貌衬度观察二次电子信号来自于样品表面层5〜10nm,信号的强度对样品微区表面相对于入射束的取向非常敏感，随着样品表面相对于入射束的倾角增大，二次电子的产额增多。
因此，二次电子像适合于显示表面形貌衬度。
二次电子像的分辨率较高，一般约在3〜6nm。
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区分的最小距离时，即dM = 0.2mm， 则 0.2 D= βM
3.5 扫描电子显微分析
3.5.1扫描电子显微镜 3.5.1扫描电子显微镜
3.5 扫描电子显微分析
3.5.1扫描电子显微镜 3.5.1扫描电子显微镜
3.5 扫描电子显微分析
3.5 扫描电子显微分析
3.5.1扫描电子显微镜 3.5.1扫描电子显微镜
1．扫描电子显微镜的工作原理及特点 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， 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。 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。 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， keV的电子 枪发射的能量为5～35keV的电子，以其交叉斑作 为电子源， 为电子源，经二级聚光镜及物镜的缩小形成具有 一定能量、 一定能量、一定束流强度和束斑直径的微细电子 在扫描线圈驱动下，于试样表面按一定时间、 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。 空间顺序作栅网式扫描。
3.5.2 扫描电镜图象及其衬度
1、扫描电镜像的衬度 扫描电镜图象的衬度是信号衬度，它可定义为： 扫描电镜图象的衬度是信号衬度，它可定义为：
i2 − i1 C= i2
根据形成的依据， 根据形成的依据，扫描电镜的衬度可分为形貌衬 度、原子序数衬度和电压衬度。 原子序数衬度和电压衬度。
3.5 扫描电子显微分析
3.5 扫描电子显微分析
3.5.2 扫描电镜图象及其衬度
•电压衬度 电压衬度 电压衬度是由于试样表面电位差别而形成的衬 利用对试样表面电位状态敏感的信号， 度。利用对试样表面电位状态敏感的信号，如二次 电子，作为显像管的调制信号，可得到电压衬度像。 电子，作为显像管的调制信号，可得到电压衬度像。 2、背散射电子像 背散射电子是由样品反射出来的初次电子 是由样品反射出来的初次电子， 背散射电子是由样品反射出来的初次电子，其 主要特点是： 主要特点是： •能量很高，有相当部分接近入射电子能量E0，在试 能量很高， 能量很高 有相当部分接近入射电子能量E 样中产生的范围大，像的分辨率低。 样中产生的范围大，像的分辨率低。 •背散射电子发射系数η=IB/I0随原子序数增大而增 背散射电子发射系数η=I 背散射电子发射系数 75）。 大（图2-75）。 •作用体积随入射束能量增加而增大，但发射系数变 作用体积随入射束能量增加而增大， 作用体积随入射束能量增加而增大 化不大（ 75）。 化不大（图2-75）。
3.5 扫描电子显微分析
3.5.2 扫描电镜图象及其衬度
加之背散射电子 像分辨率低， 像分辨率低，因此一 般不用它来观察表面 形貌， 形貌，而主要用来初 步判断试样表面不同 原子序数成分的分布 状况。 状况。 采用背散射电子 信号分离观察的方法， 信号分离观察的方法， 可分别得到只反映表 面形貌的形貌像和只 反映成分分布状况的 成分像。如图2 80所 成分像。如图2-80所 示。
3.5.2 扫描电镜图象及其衬度
•原子序数衬度 原子序数衬度 •形貌衬度 形貌衬度 是由于试样表 面形貌差异而形成 的衬度。 的衬度。利用对试 样表面形貌变化敏 感的物理信号如二 次电子、 次电子、背散射电 子等作为显象管的 调制信号， 调制信号，可以得 到形貌衬度像。 到形貌衬度像。二 次电子像的衬度是 最典型的形貌衬度。 最典型的形貌衬度。 原子序数衬度是由 于试样表面物质原子序 或化学成分） 数（或化学成分）差别 而形成的衬度。 而形成的衬度。利用对 试样表面原子序数（ 试样表面原子序数（或 化学成分） 化学成分）变化敏感的 物理信号作为显像管的 调制信号， 调制信号，可以得到原 子序数衬度图像。 子序数衬度图像。背散 射电子像、 射电子像、吸收电子像 的衬度， 的衬度，都包含有原子 序数衬度，而特征X 序数衬度，而特征X射线 像的衬度是原子序数衬 度。
3.5 扫描电子显微分析
3.5.1扫描电子显微镜 3.5.1扫描电子显微镜
聚焦电子束与试 样相互作用， 样相互作用，产生二 次电子发射（ 次电子发射（以及其 它物理信号）， ），二次 它物理信号），二次 电子发射量随试样表 面形貌而变化。二次 面形貌而变化。 电子信号被探测器收 集转换成电讯号， 集转换成电讯号，经 视频放大后输入到显 像管栅极， 像管栅极，调制与入 射电子束同步扫描的 显像管亮度， 显像管亮度，得到反 映试样表面形貌的二 次电子像。 次电子像。
3.5 扫描电子显微分析
3.5.2 扫描电镜图象及其衬度
3.5 扫描电子显微分析
3.5.2 扫描电镜图象及其衬度
3、二次电子像 二次电子像 二次电子是被入射电子轰出的试样原子的核外电 其主要特点是： 子，其主要特点是： 能量小于50eV，主要反映试样表面10nm层内 50eV 10nm （l）能量小于50eV，主要反映试样表面10nm层内 的状态，成像分辨率高。 的状态，成像分辨率高。 二次电子发射系数与入射束的能量有关。 （2）二次电子发射系数与入射束的能量有关。随 着入射束能量增加，二次电子发射系数减小，见表2 着入射束能量增加，二次电子发射系数减小，见表2 －6。 （3） 二次电子发射系数和试样表面倾角有如下 关系： 关系： δ(θ)=δ0/cosθ （4）二次电子在试样上方的角分布也服从余弦分 布，但与背散射电子不同的是二次电子在试样倾斜时 仍为余弦分布，见图2 83。 仍为余弦分布，见图2-83。
3.5 扫描电子显微分析
3.5.1扫描电子显微镜 3.5.1扫描电子显微镜
（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γ调制可改善图像反差的宽容度， 质量。如通过γ调制可改善图像反差的宽容度，使图 像各部分亮暗适中。 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。 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， 可进行多种功能的分析。 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 可在观察形貌的同时进行微区成分分析； 微镜和单色仪等附件时， 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。 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 可使用加热、 观察在不同环境条件下的相变及形态变化等。 验，观察在不同环境条件下的相变及形态变化等。
3.5 扫描电子显微分析
3.5.2 扫描电镜图象及其衬度
背散射电子能量大， 背散射电子能量大，运动方向基本上不受弱电场 的影响，沿直线前进。在用单个电子探测器探测时， 的影响，沿直线前进。在用单个电子探测器探测时， 只能探测到面向探测器的表面发射的背散射电子， 只能探测到面向探测器的表面发射的背散射电子，如 78a 所成的像具有较重的阴影效应， 图2－78a，所成的像具有较重的阴影效应，使表面形 貌不能得到充分显示（ 79）。 貌不能得到充分显示（图2－79）。
3.5 扫描电子显微分析
3.5.1扫描电子显微镜 3.5.1扫描电子显微镜
扫描电镜具有以下的特点： 扫描电镜具有以下的特点： 可以观察直径为0 30mm的大块试样， mm的大块试样 （1）可以观察直径为0～30mm的大块试样，制样 方法简单。 方法简单。 场深大、三百倍于光学显微镜， （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、 糙表面和断口的分析观察；图像富有立体感、真实 易于识别和解释。 感、易于识别和解释。 放大倍数变化范围大，一般为15 15～ （3）放大倍数变化范围大，一般为15～200000 最大可达10 300000倍 对于多相、 10～ 倍，最大可达10～300000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。 非均匀材料便于低倍下的普查和高倍下的观察分析。 具有相当的分辨率，一般为3 nm， （4）具有相当的分辨率，一般为3～6nm，最高 可达2nm。 可达2nm。
3.5 扫描电子显微分析
3.5.1扫描电子显微镜 3.5.1扫描电子显微镜
信号探测放大系统 用闪烁体计数系统探测二次电子、 用闪烁体计数系统探测二次电子、背散射电子等电 子信号。闪烁体上加10kV高压 10kV 子信号。闪烁体上加10kV高压 探测二次电子， +250V •探测二次电子，栅网加+250V 探测二次电子 栅网加+250 •探测背散射电子，栅网加-50V 探测背散射电子， 探测背散射电子 栅网加-50V 图象显示和记录系统：显象管、 图象显示和记录系统：显象管、照相机等 真空系统：真空度高于10 真空系统：真空度高于10-4 Torr 电源系统 3、扫描电镜主要指标 •放大倍数: 放大倍数: 放大倍数 M=L/l •分辨本领 分辨本领
3.5 扫描电子显微分析
3.5.2 扫描电镜图象及其衬度
3.5 扫描电子显微分析
3.5.2 扫描电镜图象及其衬度
•当试样表面倾角增大时，作用体积改 当试样表面倾角增大时， 当试样表面倾角增大时 且显著增加发射系数。 变，且显著增加发射系数。 •背散射电子在试样上方有一定的角分 背散射电子在试样上方有一定的角分 布。垂直入射时为余弦分布： 垂直入射时为余弦分布： η(φ)=η0cosφ
3.5 扫描电显微分析
3.5.2 扫描电镜图象及其衬度
表2-6 能量 元素 铝 金 二次电子发射系数 10keV 10keV 0.40 0.70 30keV 30keV 0.10 0.20 50keV 50keV 0.05 0.10
3.5 扫描电子显微分析
3.5.2 扫描电镜图象及其衬度
根据二次电子的上述特点， 根据二次电子的上述特点，二次电子像主要反 映试样表面的形貌特征。像的衬度是形貌衬度， 映试样表面的形貌特征。像的衬度是形貌衬度，衬 度形成主要决定于试样表面相对于入射电子束的倾 试样表面光滑平整（无形貌特征）， ），倾斜放置 角。试样表面光滑平整（无形貌特征），倾斜放置 时的二次电子发射电流比水平放置时大（见图2 时的二次电子发射电流比水平放置时大（见图2－ 83b ），但仅增加像的亮度而不形成衬度 但仅增加像的亮度而不形成衬度； 83b、a），但仅增加像的亮度而不形成衬度； 而对于表面有一定形貌的试样（ 而对于表面有一定形貌的试样（图2－84），其 84），其 ）， 形貌可看成由许多不同倾斜程度的面构成的凸尖、 形貌可看成由许多不同倾斜程度的面构成的凸尖、台 凹坑等细节组成， 阶、凹坑等细节组成，这些细节的不同部位发射的二 次电子数也不同，从而产生衬度。 次电子数也不同，从而产生衬度。