第四章 SEM结构和原理new09
SEM原理及应用实例 PPT
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SEM应用实例1
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SEM应用实例1
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SEM应用实例1
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SEM应用实例1
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SEM应用实例1
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结束
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SEM示意图
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SEM特点
• 可以观察直径为10~30mm的大块试样，制样简 单
• 场深大，适用于粗糙表面和断口的分析；试样有 立体感，易于识别
• 放大倍数范围大 • 具有相当的分辨率 • 可以通过电子学方法有效的控制和改善图像质量 • 可进行多种功能的分析 • 可使用加热、冷却和拉伸等样品台进行动态试验
SEM原理及应用实例
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主要内容
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SEM基本原理
2 Sቤተ መጻሕፍቲ ባይዱM分析应用实例
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SEM工作原理
扫描电镜是用于检验和分析固体微观结构特的最有 用的仪器之一。与透射电镜的成像方式不同，扫面电 镜是用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像。
由三极电子枪发射出来的电子束，在加速电压作用 下，经过2-3个电子透镜聚焦后，在样品表面按顺序逐 行进行扫描，激发样品产生各种物理信号，如二次电 子、背散射电子、吸收电子、X射线、俄歇电子等。这 些物理信号的强度随样品表面特征而变，它们分别被 相应的收集器接受，经放大器按顺序、成比例地放大 后，送到显像管成像，得到样品表面特征图像。
结构方程sem
结构方程（SEM）什么是结构方程模型（SEM）？结构方程模型（Structural Equation Modeling，简称SEM）是一种统计分析方法，用于研究变量之间的关系和模型的适配度。
它可以同时考虑观测变量和潜在变量之间的关系，通过测量误差和因果关系来建立一个复杂的模型，进而对数据进行分析和解释。
SEM的组成部分SEM由三个主要组成部分构成：测量模型、结构模型和误差项。
1.测量模型：用于描述潜在变量和观测变量之间的关系。
它通过潜在变量的指标来衡量潜在变量，并且可以通过验证性因素分析或者确认性因素分析来建立。
2.结构模型：用于描述不同潜在变量之间的因果关系。
它可以包括直接效应、间接效应以及总效应等。
3.误差项：表示无法被观测到或者被测量到的影响因素。
它们代表了未知或无法测量到的因素对观测结果的影响。
SEM的基本原理SEM基于线性代数和统计学原理，可以通过最大似然估计或者广义最小二乘法来估计模型参数。
它可以通过路径分析、因子分析和回归分析等方法来解释变量之间的关系。
SEM的基本原理是通过构建一个结构方程模型，将观测变量和潜在变量联系起来，并通过比较实际观测值与模型预测值之间的差异来评估模型的适配度。
这样可以帮助研究者理解不同变量之间的关系，验证理论假设，并进行预测和解释。
SEM的应用领域SEM广泛应用于社会科学、教育科学、心理学、经济学等领域，特别适用于复杂模型的建立和验证。
它可以用于测试各种理论模型、验证因果假设、探索潜在结构以及预测未知情况。
具体应用包括但不限于以下几个方面：1.教育研究：SEM可以帮助研究者探索教育因素对学习成绩的影响，例如家庭环境、教育资源等。
2.心理学研究：SEM可以用于研究心理因素对行为和情绪的影响，例如自尊对幸福感的影响、焦虑对工作表现的影响等。
3.经济学研究：SEM可以用于分析经济因素对市场行为和经济增长的影响，例如投资对经济增长的影响、通货膨胀对消费者支出的影响等。
简述sem的成像原理及应用
简述SEM的成像原理及应用1. SEM简介扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM），是一种利用扫描电子束进行表面成像的仪器。
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信息。
SEM的成像原理是通过发射出的高能电子束与样品表面的相互作用来获取显微照片。
2. SEM的成像原理SEM的成像原理主要包括电子源、电子-样品相互作用、信号检测和图像处理四个方面。
2.1 电子源SEM使用的电子源一般为热发射阴极或冷阴极，产生的电子束被加速并聚焦成一个细小的束流，以便于扫描。
2.2 电子-样品相互作用电子束照射到样品表面后，与样品原子和分子发生相互作用。
这些相互作用包括：•弹性散射：电子与样品原子表面发生碰撞，散射出不同角度的电子，不改变能量。
•无弹性散射：电子与样品原子发生碰撞，散射出去的电子拥有不同的能量。
2.3 信号检测SEM检测到电子与样品相互作用后产生的信号，主要有以下几种：•二次电子（SE）：因主束电子激发样品表面产生的次级电子。
•后向散射电子（BSE）：主束电子与样品原子核发生碰撞后返回。
•X射线：主束电子激发样品原子核内部电子跃迁产生的特征能量的波长。
2.4 图像处理SEM获取到的信号经过放大和转换成数字信号后，可以通过计算机进行图像处理和增强，最终形成高分辨率的显微图像。
3. SEM的应用SEM作为一种高分辨率的显微镜，在各个领域有广泛的应用。
3.1 材料科学•材料表面形貌观察：SEM可以观察材料表面的形貌，如晶体形态、颗粒分布等。
•元素分析：SEM连接能谱仪（EDS）可以实现元素组成分析，用于材料的定性和定量分析。
•结构分析：SEM可以观察材料的断口和界面结构，用于研究材料的破裂机理和界面结合情况。
3.2 生物学•细胞观察：SEM可以观察生物细胞的形态和结构，如细胞膜、细胞器等。
•病原体研究：SEM可以观察病原体的形态和特征，用于研究其传播途径和生命周期。
SEM原理及操作 课件 2013-11-26
2.主要部件
S-4800主机（包括真空系统、电子光学系统、成像 系统），X射线能谱仪，E-1030喷金喷碳装置等。
3.主要性能指标
二次电子分辨率：1.0nm（15KV）,2.0nm（1KV）； 背散射电子分辨率：3.0nm（15KV）； 电子枪：冷场发射电子源； 加速电压：0.5~30KV(0.1KV/步）； 放大倍率：30~8×105 EDS元素分析范围：Be4~U92 E-1030喷金喷碳装置可以通特定气体，保护样品。
i.EVAC按钮常亮后按下OPEN按钮 。 j.MV-1打开后，插进交换杆将样品装入到底卡紧。 k.顺时针旋转样品杆至UNLOCK位置。 l.拉出交换杆。 m.按下CLOSE按钮。
4.样品观察及拍照
在电镜主体上,根据样品特征调 节Z 轴高度,调节范围在 1.5mm~40mm。该 高度是样品最高点到物镜的距 离, Z轴初 始位置在8.0mm，图 中显示该距离为 10.0mm。 旁边白色按钮为Stage lock 按钮， 在 高倍率下观察图像时,推荐使用 样品台 锁定功能提高抗震性。 在锁定时，按钮 颜色显示为黄色。
c.成像系 统 成像系统和电子束系统均内置在真空柱中。真空
柱底端用于放置样品。
电子与固体试样的交互作用
一束细聚焦的电子束轰击试样表面时，入射电 子与试样的原子核和核外电子将产生弹性或非弹性 散射作用，并激发出反映试样形貌、结构和组成的 各种信息，有：二次电子、背散射电子等。
SEM中的三种主要信号 二次电子SE
3.样品的制备及装入
样品的制备
样品制备简单,对样品要求较低,只要能放进样品室,都可进行 观察，高度保持 在 2cm 以内，直径在 4cm 以内。但对样 品的性质有特殊要求 a.化学上和物理上稳定的干燥固体，表面清洁，在真空中及 在 电子束轰击下不挥发或变形，无放射性和腐蚀性。 b.样品必须导电，非导电样品，可在表面喷镀金膜。 c.磁性样品须退磁,工作距离(WD)要大于8.0mm。
sem扫描电镜ppt课件
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二次电子像的信号是二次电子，用于表面形貌分析；背散射电子 像的信号是背散射电子，用于成分分析。因此二次电子像对形貌 敏感，背散射电子像对成分敏感。
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图2 JSM-6301F场发射扫描电镜的结构
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电子光学系统
组成：电子枪、电磁透镜、扫描线圈和样品室等部 件。
作用：获得扫描电子束、作为产生物理信号的激发 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。
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电子枪
✓ 利用阴极与阳极灯丝间的高压产生高能量的电子束。目前大 多数扫描电镜采用热阴极电子枪。优点：灯丝价格便宜，真 空要求不高；缺点：发射效率低，发射源直径大，分辨率低。
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主要内容
SEM的工作原理 SEM的主要结构 SEM的组成部分 SEM的主要性能参数 SEM的优点 应用举例
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SEM的工作原理
电子枪发射电子束（直径50μm）。电压加速、磁透镜系统汇 聚，形成直径约5nm的电子束。
电子束在偏转线圈的作用下，在样品表面作光栅状扫描，激发 多种电子信号。
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SEM的主要性能参数
分辨率 放大倍数 景深
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分辨率
对微区成分分析而言，分辨率是指能分析的最小区域；对成像 而言，它是指能分辨两点间的最小距离。
SEM扫描电子显微镜课件
扫描电镜结构原理框图
扫描电镜结构 电子光学系统， 信号收集处理、图 像显示和记录系统， 真空系统， 三部分组成
扫描电镜结构原理
１、电子光学系统： 电子枪 电磁透镜（２个强磁１个弱磁）可使原来50μm电子束斑聚焦为6nm。 扫描线圈 样品室
电子束的滴状作用体积示意图
不同能量的电子束在样品中的作用模拟图
电子束在不同样品中的作用模拟图
但是，当电子束射入重元素样品中时，作用体积不呈滴状，而是半球状。电子束进入表面后立即向横向扩展，因此在分析重元素时，即使电子束的束斑很细小，也不能达到较高的分辨率。此时，二次电子的分辨率和背散射电子的分辨宰之间的差距明显变小。 由此可见，在其它条件相同的情况下(如信号噪音比、磁场条件及机械振动等)，电子束的束斑大小、检测信号的类型以及检测部位的原子序数是影响扫描电子显微镜分辨率的三大因素。
五、特征Ｘ射线 当样品原子的内层电子被入射电子激发，原子就会处于能量较高的激发状态，此时外层电子将向内层跃迁以填补内层电子的空缺，从而使具有特征能量的Ｘ射线释放出来。 用Ｘ射线探测器测到样品微区中存在一种特征波长，就可以判定这个微区中存在着相应的元素。
六、俄歇电子 在特征x射线过程中，如果在原子内层电子能级跃迁过程中释放出来的能量并不以X射线的形式发射出去，而是用这部分能量把空位层内的另—个电子发射出去，这个被电离出来的电子称为～。 俄歇电子能量各有特征值，能量很低，一般为50-1500eV. 俄歇电子的平均白由程很小(1nm左右). 只有在距离表面层1nm左右范围内(即几个原子层厚度)逸出的俄歇电子才具备特征能量，因此俄歇电子特别适用于表面层的成分分析。
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。
结构方程模型SEM
应用广泛
SEM在心理学、社会学、经济学 等多个领域都有广泛的应用，能 够帮助研究者深入理解各种社会 现象和行为。
局限性
尽管SEM具有许多优点，但它也 有局限性，例如对样本大小和数 据质量的要求较高，以及可能陷 入模型拟合的陷阱。
未来研究方向
提高模型拟合的准确性
未来的研究可以进一步探索如何提 高SEM的模型拟合精度，例如开发 更先进的模型比较和选择方法。
领导风格与员工绩效关系
研究不同领导风格对员工绩效的影响，以及员工个人特质在其中的 作用，为企业选拔和培养优秀领导者提供依据。
组织文化与员工行为关系
分析组织文化对员工行为的影响，以及员工行为对组织绩效的作用， 以帮助企业塑造良好的组织文化。
案例三：心理学研究
人格特质与心理健康关系
通过SEM探究人格特质与心理健康之间的关系，以及环境因素在 其中的作用，为心理辅导和治疗提供依据。
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结构方程模型（SEM）
目录
• 引言 • SEM的基本原理 • SEM的实现步骤 • SEM的优缺点 • SEM的案例分析 • 结论与展望
01
引言
什么是结构方程模型（SEM）
结构方程模型（SEM）是一种多元统计分析方法，用于同时估计多个因果关系和探 索变量之间的关系。
它结合ห้องสมุดไป่ตู้因素分析和因果推理，通过构建理论模型来描述变量之间的结构关系，并 使用统计方法进行模型验证和估计参数。
比较不同模型
可以通过比较不同模型的拟合优度，选择最优的模型。
解释结果
对模型的参数估计结果进行解释，探讨变量之间的关系及其效应大小， 并据此提出相应的建议或策略。
04
SEM的优缺点
SEM 仪器结构及原理
SEM+EDXSEM：（Scanning electron microscope）扫描电子显微镜工作原理：从电子枪阴极打出直径为20~30um的电子束，受到阴阳极之间加速电压的作用射向镜筒，经过聚光镜及物镜的汇聚作用，缩小成约几纳米的电子探针。
在物镜上部的扫面线圈的作用下，电子探针在样品表面做光栅状扫描并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，最后被送到显像管的栅极上并调制显像管的亮度。
显像管中的电子束在荧光屏上也做光栅状扫描，并且这种扫描运动与样品表面的电子束的扫描动作严格同步，这样就获得衬度与所接收信号强度相对应的扫描电子像。
--------光栅扫描，逐点成像。
（当一束极细的高能入射电子轰击扫描样品表面时，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。
同时可产生电子-空穴对、晶格振动_声子、电子震荡_等离子体）放大倍率=荧光屏尺寸/扫描范围弹性散射与非弹性散射Elastic scattering and inelastic scattering在碰撞中，如两粒子间只有动能的交换，粒子的类型及其内部运动状态并无改变，则这种碰撞称为弹性散射如果在碰撞过程中，除了动能的交换之外，粒子内部状态在碰撞过程中也有所改变或转化成其他粒子则称为费弹性散射。
SEM中的三种主要成像信号：背散射电子、二次电子和X射线背散射电子：入射电子打到样品后被样品的原子核反弹回来的部分，反应样品表面不同取向、不同平均原子量的区域差别。
其能量比较高，基本等于入射电子的能量。
背散射电子分为弹性散射电子与非弹性散射电子。
弹性散射电子即为电子直接打在样品表面的原子核上，散射角大于90°，直接逃离样品而被收集，此类电子在碰撞过程中基本不会发生能量的损耗，能量值介于数千电子伏至数万电子伏之间。
非弹性散射为电子束中的电子打到样品表面时，与样品核外电子发生碰撞，经碰撞后电子不仅方向发生改变，其携带的能量也有不同程度的损失。
sem结构方程模型
sem结构方程模型sem结构方程模型（SEM）是统计学中一种比较复杂的研究方法，它能够通过统计分析来研究复杂的社会数据关系。
它是由统计学家詹姆斯科维尔库因斯和心理学家贝勒斯科特斯坦利于1987年提出的。
SEM是一种基于多元回归方法的灵活模型，它结合了概率和统计模型，并使用一种称为极大似然函数的估计算法来估算变量之间的因果关系。
Sem结构方程模型的本质是建立变量之间的关系模型，以反映具有不确定性和复杂性的数据间的关系。
它是一种多元统计分析方法，可用于分析复杂的变量间的关系，并能挖掘出数据之间的相互作用和因果关系。
它的最终目的是研究和描述变量之间的关系和相互作用。
SEM有三种基本模型：1）标量模型，以全变量回归和相关分析为基础，用于研究变量之间的相关性和影响；2）结构模型，用于研究变量之间的直接关系，常常用于研究复杂的因果关系；3）拟合模型，进一步确定变量之间的关系强度。
SEM不仅可用于多变量数据，而且可用于多组样本数据和时间序列数据，更能够绘制多变量间的社会网络和关系图。
SEM的优点是可以分析多个非直接关联的变量之间的关系。
它可以把复杂的多变量关系分解成变量间的简单关系，允许研究者研究两个变量间的系统因果关系，从而做出合理的结论。
它也可以测量变量之间的影响强度，从而可以避免将具有很弱关系的变量视为关联变量。
SEM的缺点是模型太复杂，很难发现和理解变量之间复杂的关系，容易产生混淆。
此外，模型的参数估计受到数据的影响，所以模型的估计精度不够高。
最后，SEM模型的估计往往需要较大的数据量，从而让研究变得复杂，限制了模型的应用范围。
总之，SEM是一种有效的多元统计分析方法，可用于研究复杂的变量间的关系，挖掘出数据之间的相互作用和因果关系。
然而，由于模型的复杂性，它的应用范围有限，而且有时会由于数据的影响而降低模型的精确性。
此外，它也需要大量的数据，以支持其正确应用。
6.第四章电子显微结构和原理(TEM)
电子透镜根据其结构又可分为三种类型：即 开启式磁透镜、屏蔽式磁透镜 和带极靴的强磁 透镜。 开启式磁透镜：这种透镜是由无铁壳的薄 线圈通以电流构成，对电子 束的作用和一个薄的玻璃透 镜相似，现在不用了。 屏蔽式磁透镜：它
是在线圈外面加了铁壳， 内边留有空隙，铁壳用 软铁等导磁材料制成。
这种透镜对电子束的汇聚能力较弱，一般用作 电镜中的弱透镜。 带极靴的强磁透镜：这种透镜是在屏蔽 式磁透镜的空隙处加入极靴，可以使磁场更集 中，对电子束的汇聚能力更强。因此它是一种 强励磁透镜。极靴是 用高导磁材料做成的， 一般是用纯铁或铁钴 合金（钴含量为50％ ～40％），极靴有上 下两个可以做成不一样的，以改变透镜对电子束 的汇聚性能。
四、真空系统
1、功能：保证镜筒内始终处于高真空，使照明
电子束不发生运动轨迹的改变，确保电子显微镜 的正常工作。
如果电镜的真空度不好会造成如下 问题的发生： 1、照明电子与空气分子发生踫撞改 变运动轨迹，产生空间放电，使高压加 不上或图像的衬度降低。 2、灯丝氧化烧断，缩短使用寿命。 3、引起栅极和阳极间空气分子电离， 发生极间放电，造成照明电子束不稳定， 图像质量下降。 4、造成样品污染和损伤加重。
1934年他们就把分辨率提到了50nm。
电子显微镜分为
透射电镜（Transmission Electron Microscope 简 称TEM)和扫描电镜(Scanning Electron Microscope 简称SEM)两大类。
日立H－800透射电镜
日立S－570扫描电镜
1939年德国生产出了第一台商品透射电子显 微镜。 1940年美国生产出了他们国家第一台透射电 子显微镜。 1941年日本的东升生产出了日本的第一台透 射电子显微镜。 1942年英国剑桥大学生产出了英国第一台透 射电子显微镜。 1965年英国剑桥大学生产出了世界上第一台 扫描电子显微镜，分辨率为50～100nm,放大倍数 只有几十倍到10000倍。
SEM
４.复合材料
橡胶、塑料等复合制品的老化、疲劳或由此产生 的破坏，粉状颗粒、纤维等增强材料在母体中的 分散排列状况、与母体的接合性及渗透性，以及 各种缺陷等，通过扫描电镜观察均可提供十分有 用的信息。 图7—15是玻璃增强塑料在不断地经受拉伸、压 缩过程中引起的疲劳破坏形态特征。增强材料与 母体间的接合性对复合材料力学性能影响很大， 通过扫描电镜观察这类材料的破断面或研磨面的 形态特征，可对接合质量作出判断。
应用实例:1.高分子材料 应用实例:1.高分子材料
在高分子材料方面，扫描电镜的应用相当广泛有效。就 材料而言，有均聚物、共聚物及共混物等。其存在形式 有粉、粒、块、膜片、纤维及其各种制品，以及由树脂、 粉粒状聚合物与其它组分(如偶联剂、破璃丝等)制成的 复合材料。通过扫描电镜可直接观察部分结晶高聚物的 球晶大小，完善程度，各种断口的形态特点，共混物中 分散相的大小、分布及与连续相(母体)的混溶关系等。 进而为找出各种结晶形态与结晶温度，微观形貌与宏观 性能之间的关系，为选择合理聚合工艺、成型加工及热 处理条件，共混物等的合理组分比等等提供直观依据。
四、SEM工作原理图 四、SEM工作原理图
二次电子检测原理图
背散射电子成像原理图
五、SEM的特点 五、SEM的特点
可以观察直径为10~30mm的大试样，试样制作方法 简单。 适用于粗糙表面和断口的分析观察；图象有立体感、 真实感、易识别和解释。 放大倍数变化范围大（15~200000倍），对多相、 多组成材料便于观察分析。 有相当的分辨率，一般3~6nm，最高2nm。 可通过电子学方法有效控制和改善图象的质量。 可以进行多功能的分析。 可使用加热、冷却和拉伸等样品台进行动态试验。
图7—3是聚碳酸能拉伸断口的二次电子象。
SEM的结构及工作原理
样品的放置和操作方法
1
样品定位
将样品放置在样品台上，并调整位置
电子束对焦
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和角度。
使用聚焦控制器对电子束进行对焦，
以获得清晰的图像。
3
操作控制
通过操作控制面板对SEM进行操作， 包括扫描模式和信号检测。
SEM的扫描模式
点扫描
电子束逐个点地扫描样品 表面，生成图像。
线扫描
电子束按照线条的方式扫 描样品表面，快速生成图 像。
2 样品污染
定期清洁和处理样品台，以避免样品污染和退化。
3 系统故障
根据SEM制造商的指南进行系统维护和故障排除。
SEM的使用注意事项
安全
操作SEM时，遵循安全操作规程，以防止意外发生。
样品保护
选择合适的参数和条件，以保护样品免受电子束损害。
设备保养
定期进行设备保养和维护，以保持SEM的正常运行。
加速电压和电子束
SEM使用加速电压加速电子束的速度，以控制电子投射和图像清晰度。高加速电压可以增加电子束的穿 透能力，提高样品的分辨率。
SEM中的样品处理和准备
1 固定
样品需要被固定在适当的支架上，以保持稳定。
2 表面处理
一些样品需要进行表面处理，如涂覆导电层。
3 真空处理
在SEM的真空环境下，样品需要进行适当的处理和清洁。
SEM的结构及工作原理
扫描电子显微镜（SEM）是一种常用的高分辨率显微镜，能够通过扫描样品 表面上的电子束来获取高清晰度的图像。本节将介绍SEM的结构和工作原理， 以及其在科学技术领域的广泛应用。
SEM概述
高分辨率
SEM能够提供高分辨率的图像，揭示微观世 界的细节。
非接触式
第四章-电子显微分析(SEM提前)PPT课件
2）特征X射线信号，用X射线谱仪检测； 3）可见光讯号（阴极荧光），用可见光收集 器。
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常见的电子收集器是由闪烁体、光导管和光 电倍增管组成的部件。其作用是将电子信号 收集起来，然后成比例地转换成光信号，经 放大后再转换成电信号输出(增益达106)，这 种信号就用来作为扫描像的调制信号。
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这些物理信号的强度随样品表面特征而变。 它们分别被相应的收集器接受，经放大器按 顺序、成比例地放大后，送到显像管。
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供给电子光学系统使电子束偏向的扫描线圈的电 源也是供给阴极射线显像管的扫描线圈的电源， 此电源发出的锯齿波信号同时控制两束电子束作 同步扫描。
因此，样品上电子束的位置与显像管荧光屏上电 子束的位置是一一对应的。
但电子透镜只有会聚透镜，没有发散透镜， 所以至今还没有找到一种能矫正球差的办法。 这样，像差对电子透镜分辨本领的限制就不容 忽略了。
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4.3 扫描电镜 SEM
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4.3.1 SEM的特点和工作原理
特点： ① SEM能弥补透射电镜样品制备要求很高的缺 点，样品制备非常方便，可直接观察大块试样 ②景深大，固体材料样品表面和界面分析，适 合于观察比较粗糙的表面、材料断口 ③放大倍数连续调节范围大 ④分辨本领比较高 ⑤可做综合分析
d0 = 0.61×3.7×10-3/10-2 = 0.225 nm
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4.1.3 电磁透镜的聚焦原理
通电的短线圈就是一个简单的电磁透镜，它能 造成一种轴对称不均匀分布的磁场。穿过线圈 的电子在磁场的作用下将作圆锥螺旋近轴运动。 而一束平行于主轴的入射电子通过电磁透镜时 将被聚焦在主轴的某一点。
sem基本原理
• • • •
BW B 因变量间的结构参数矩阵 γ自变量与因变量间的结构参数矩阵 Φ自变量的变异数协方差矩阵
参数的设定
• 2至4中涉及到的参数并不一定存在于模型当中， 而与研究者的理论假设有关。当研究者认为基于 理论假设某一参数不应该存在时则不必纳入模型 中。
参数的设定
• 5与内衍变量有关的量数都不是模型的参数 • 内衍变量的变异数或协变量本身是由其他 外衍变量或其他参数所决定的，因此不作 为模型所估计的参数
参数的设定
• 6对于每一个潜在变量，必须给一个适当的潜在量 尺 • 对于外衍潜在变量，通常将其变异数设为1（如 F1 F1的） • 内衍潜在变量，将一个测量变量的因素负荷量设 定为常数
参数的设定
• 对原则1和6，F1也属于外衍变量，根据原则1， 其变异数应为模型的参数，是不是也应该在原则1 后面加上（除了基于理论假设被设定特定数值者）
内衍变量
• 内衍变量 内衍变量的重要性质是具有残差，即无法被其他 变量所解释的部分。 • 内衍测量变量 有测量误差 测量 变量被视为潜在变量的测量指标，残差可以被视 为测量误差 • 内衍潜在变量 无测量误差 而内 衍潜在变量的残差则不能被视为测量误差，
SEM的原理
SEM的原理SEM（Scanning Electron Microscope）是一种利用电子束取代光束进行成像的高分辨率显微技术。
相比传统光学显微镜，SEM具有更高的分辨率和放大倍数，可以观察到更小尺寸的样品结构。
下面将详细介绍SEM的工作原理。
SEM的基本构造包括电子枪、聚焦系统、扫描系统、检测器和显像系统等部分。
首先，电子枪产生高度聚焦的电子束。
由于电子具有波粒二象性，因此在电子束通过缝隙时，由于荷电粒子间的库仑力作用，电子束会展宽。
聚焦系统包括一系列透镜和偏转电磁铁，用于控制电子束的大小和方向，使其能够更准确地瞄准样品表面。
接下来是扫描系统，由X轴和Y轴方向的两个扫描盘组成。
扫描盘通过电子束的偏转来扫描整个样品面，并产生一个二维的扫描图像。
样品表面的电子与电子束碰撞，产生的次级电子、反向散射电子和X射线等被检测器捕捉到。
次级电子主要用于形成显像，而反向散射电子和X射线则用于分析样品成分。
检测器通常有两种类型：次级电子检测器和反向散射电子检测器。
次级电子检测器是最常用的一种，通过测量次级电子的信号强度来形成显像。
反向散射电子检测器则测量从样品反射回来的电子，提供有关样品化学组成的信息。
在显像系统中，通过控制电子束的亮度和对比度，SEM可以产生高度清晰和对比度强的图像。
显像系统通常包括电子束控制器、扫描控制器、扫描发生器和显示器等，这些设备协同工作以获得所需的显像效果。
总结来说，SEM的原理基于电子束与样品之间相互作用的原理。
通过利用电子束的特性进行扫描和显像，SEM能够获得高分辨率和放大倍数的图像，从而使得我们能够观察到更细微的样品结构。
随着SEM技术的不断发展和改进，它在材料科学、生物学、物理学和化学等领域扮演着重要的角色，为我们深入了解微观世界提供了有力的工具。
SEM基本原理
EDS典型圖譜 電子噪聲 峰
背景強度
SEM基本原理
2007.8.15 曾文良
目录
SEM簡介 SEM成像原理 影響SEM成像的因素 EDS介紹 注意事項
SEM基本原理
2007.8.15 曾文良
5、注意事項
對環境的要求： 溫度：15~25℃，濕度：<60%RH 交流磁場： <0.3μT，震動：<2μm 操作注意事項： a. 添加液氮時，戴好防凍手套，身體不要直接接觸液 氮； b. 升高及傾斜載物台時，樣品不要撞上探測器； c. 塑膠材料，生物或高分子材料，粉體材料等要預先 鍍金，禁止 測試含油氣，水汽樣品； d. 更換燈絲時，燈絲帽一定要清理幹凈； e. 定期清理電子槍內，試樣室內及鍍金機的密封圈。
電子槍: FEG(場發射電子槍), LaB6, W(鎢絲) 電磁透鏡:
透鏡完美度
試樣室的清洁: 粉塵,水氣,油氣…. 環境: 振動,磁場,噪音,接地
SEM基本原理
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操作對影像的影響
1. 加速電壓的影響
SEM基本原理
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2. 束斑直徑的影響
SEM基本原理
SEM基本原理
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目录
SEM簡介 SEM成像原理 影響SEM成像的因素 EDS介紹 注意事項
SEM基本原理
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2、SEM成像原理
熒光
閃爍体 試樣
光電倍增管
放大器 CRT
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SEM內部結構
SEM基本原理
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SEI与BEI影像比較(1)
sem结构方程
sem结构方程SEM结构方程模型（StructuralEquationModeling），又被称为结构方程模型，是十九世纪末美国数学家弗雷德里克埃瑞克（Frederick Erick）发展出来的一种多变量分析技术。
它是一种可以描述总体及个体事件之间因果关系的统计模型，是一种用来描述反应变量之间关系的概念框架。
SEM属于因果推断模型，对一个因果结构有一个参数化的描述，它基本上是施加因变量之间和解释变量之间关联性的一种工具。
由于可以在一个模型中描述和解释多个变量之间的因果关系，SEM结构方程模型可以比其他统计模型提供更多的信息，从而提高研究的准确性和可靠性，应用SEM对不同变量之间的因果关系进行分析可以更有效地回答研究者所提出的研究问题。
SEM结构方法是一种不同类型的多变量统计分析技术，是用来测量目标变量与其他变量之间的因果关系的方法。
SEM结构方程模型的概念和根本基础是普通最小二乘法（Ordinary Least Square，OLS），但是它和OLS有很多不同之处，如OLS仅仅可以拟合一个变量与另外几个变量之间的偏线性关系，而SEM方法可以拟合变量之间的复杂关系。
SEM方法可以完整地描述一个变量与多个变量之间的因果关系，无论它们之间是线性还是非线性关系，它可以同时拟合多个变量之间的关系，从而更清晰地展示实际存在的关系。
SEM结构方程模型可以用来测量实际分析中的概念变量，因为结构方程模型引入一个潜在变量，潜在变量可以描述一个被测量变量，这样就可以描述一个实际分析中的变量，而不仅仅是单独的测量变量。
通过结构方程模型，可以确定实际的概念变量的潜在变量，从而更好地理解变量之间的关系，从而提高研究的可靠性，减少偶然发现的可能性。
SEM结构方程模型的特点在于它可以提供科学的和具体的分析，从而解决社会问题，它可以比其他方法更有效地提供更大量的相关性和可靠性，同时它可以展示出变量之间的复杂关系和多种多样的因果关系。
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2、记录系统 数字照像系统：
打印机：热敏(分辨1200dpi×1200dpi)、 激光、喷墨等打印机 数码冲印：数字照像后形成数字图像
模拟照相系统：记录于黑白底片上
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四 真空系统和 供电系统
1、机械泵+扩散泵， 真空度优于 10-5Torr 2、分子涡轮泵、离子 泵(超高分辨率扫描电 镜场发射电子枪使用）
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1. 扫描电镜的基本构造包括哪几部分? 与透射电镜相比，构造有什么特点? 2. 简述扫描电镜的基本成像过程。 3. 扫描电镜有哪些主要特点? 4. 二次电子传感器的组成?它们是如何对信号 进行处理的? 5. TEM物镜作用?其重要性? 6. 名词解释：二次电子 背散射电子
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4 样品室
① 空气闭锁装置
作用: – 换样时保持镜筒真空 – 延长灯丝寿命
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② 样品台
– 可自由X,Y,Z三维运动 – 可旋转360度(水平) – 可倾斜:-15度~+90度
③ 样品室周围可驳接
SE,BE,X-ray EDS探头
二 信号检测与转换系统
3. SEM的基本成像过程
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产生电子探针→光栅扫描→产生信号→检 出信号→放大处理信号→转为视频信号→ 调制显象管→显像
– TEM：整个像同时成立,荧光板显像 – SEM：电视逐点成像,CRT显像
4. 放大倍率的调节
M=像的大小/扫描区域的大小
M L2 L1 s2 s1
改变偏转线圈的电流→改变扫描区域大小 →改变放大倍率
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第三节
SEM的性能与应用
一 扫描电镜性能 二 扫描电镜的特点 三 扫描电镜的应用
一、SEM的性能
1. 分辨率5~100Å， 取决于:
– 电子探针直径↘,↗ – 电子波长↘ , ↗ – 镜筒真空度↗, ↗
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2. 像的放大倍数 20万 3. 成像的反差:取决于样品表面各处二次电子产生率 4. 焦深大:500倍时,1000m,一般1mm~0.1 m 景深大， 10mm(10×)，图像立体感强 5. 显像方式：CRT 6. 样品：实物，12＊8＊5cm 7 . 观察条件：真空（10－5Torr）
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3. 光电倍增管
光子→电信号，106增益
4. 电子放大器
–前置放大 –视频放大 经两级放大之后的电压信号调制 显象管的栅极，以控制显象管内 电子束打在荧光屏上的光点亮度
三 信号显示与记录系统
1、信号显示系统： 两个显象管
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观察用CRT：分辨率低,长余辉 照相用CRT：分辨率高,短余辉 (2000线)
自给偏压式三极电子枪， 提供:30~50m的高速电子流
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1、电子枪
2. 系列磁透镜
① 聚光镜： 作用：汇聚电子束流 30~50 m→3～10nm ② 物镜 ：(最下一级聚光镜) 作用：调节电子探针直径，微调图像清晰度 ③ 物镜可动光阑：减小, 100 m, 200m, 300m ④ 物镜消像散器：消像散，得到圆束斑
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灵芝孢子粉
X5000
灵芝孢子
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二、SEM的特点： ★
–放大倍数范围大， –景深大，图像富有立体感 –操作简单，样品损伤和污染小 –制样简单，样品可以很大 –表面观察和微区成分分析可同时进行
TEM：高，适于研究细胞的精细结构， 病毒分子，二维图像，仪器复杂 SEM：表面结构研究，三维图像
三、 SEM的应用
观察表面超微结构，微区成分分析
③背散射电子BSE: Back Scattered Electron
(50~100nm) 定义：入射电子与样品成分发生弹性碰撞后， 被反射回来的电子。 特点：与SEI (Secondary Electron Image)互补 反映样品的密度和原子序数
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二
扫描电镜的成像原理
1. 二次电子像 Secondary Electron Image 能真实反映样品表面形貌（凹凸不平信息） 2. 多种效应 ① 倾角效应 SE产生率：∝1/cos ↗SE数↗图像质量↗
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② 原子序数效应
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– 特点： »SE产生率随原子序数增加而增加 – 关系： »高Z区→被激发的SE数多→像亮 »低Z区→被激发的SE数少→像暗 – ★为何要离子溅射? »防止材料的损伤和荷电效应 »提高SE发射率 »排除原子序数效应的干扰
③ 荷电效应(排除：导电处理) ④ 边缘效应(排除：降低加速电压)
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3. 扫描线圈：（偏转线圈） ① 作用：控制电子探针在X/Y方向作光栅扫描 ② 三个扫描线圈 ※物镜极靴内的扫描线圈 用于电子探针在样品表面扫描 ※观察和照相用显象管中的扫描线圈 用于控制CRT中的电子束在荧光平上作 同步扫描
③ 光栅扫描 行（水平）扫描，幀（垂直）扫瞄 ④ 扫描信号发生器 特点：产生电流强度随时间增大而增大， 当但达到设定值时，瞬间降为零 ⑤ 同步的作用 使得样品上的部位和CRT图像一一对应 ⑥ 放大控制 改变镜筒中扫描线圈电流大小→改变样品 上扫描区域大小→改变放大倍数
二次电子探测器 (SE Sensor) 收集极 探头 光电倍增管
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加速极 荧光粉 闪烁体 光导管 圆玻片
1. 收集极
吸收SE，加速之 趋向探头,200～500VDC
2. 探头
① 闪烁体：电子→光子 ② 加速极：10～12Kv
»提高SE检测效率，增加SE通过铝膜的动能
③ 光导管：传递光信号
X-ray
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A. 特征X-ray 波长和能量随样品中各元素的不同而异 ，用于定 量、定性分析 Z↗激发的特征X-ray能量E↗波长↘ B. WDS： (Wavelength-Dispersive Spectrometer) 定量分析:Be4~U92,分析感量10－17～10－15g 优点：分辨率高，分析范围大，灵敏度高 缺点：速度慢，损伤和污染大 C. EDS： （Energy-Dispersive Spectrometer) 定性分析：Na11~U92 优点：简快，损伤小 缺点：分辨率低，分析范围小，灵敏度低
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扫描电镜结构方框图
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第二节
SEM成像原理
一 电子束与样品的相互作用
二 扫描电镜的成像原理
一
电子束与样品的相互作用
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1 信号的种类:
参见图56 2 与SEM成像有关的信号 ① 二次电子SE (Secondary Electron) （10nm内的信息) 定义：样品（物质）原子核外电子受入射电子激 发后逸出样品表面时,称其为SE 关系：SE数量↗图像质量↗ 图像质量：图像反差、图像噪波点清晰度 ② X-ray（50~500nm) 伦琴射线，＝0.001~10nm 分类：特征X-ray（硬） ，连续X-ray（软）
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微粉作业所获得的中药微粉微观观察
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——细度细，无完整细胞；混合均匀，微团粒结构。
六味地黄丸
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六味地黄丸
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六味地黄丸
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灵芝孢子粉
X1000
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第四章 扫描电镜的结构与原理
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第一节 扫描电镜的结构
一、电子光学系统 二、信号检测与转换系统 三、显示与记录系统
四、真空系统和供电系统
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扫描电镜的基本构造 基本构成:
电子光学系统
四大 部分 信号检测与转换系统 显示与记录系统 真空系统和供电系统
一
电子光学系统