现代扫描电镜的发展及其在材料科学中的应用

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扫描电子显微镜及其在材料科学中的应用

第24卷　第2期　吉　林　化　工　学　院　学　报Vol .24No .2　2007年4月JOURNAL OF J I L I N I N STI T UTE OF CHE M I C AL TECHNOLOGYApr .　2007收稿日期:2007-03-02作者简介:朱　琳(1966-),女,吉林九台人,吉林化工学院工程师,主要从事分析化学及仪器分析方面的研究. 文章编号:100722853(2007)022*******扫描电子显微镜及其在材料科学中的应用朱　琳(吉林化工学院分析中心,吉林吉林132022)摘要:介绍了扫描电子显微镜的工作原理、结构特点及其发展,阐述了扫描电子显微镜在材料科学领域中的应用.关键词:扫描电子;微镜;材料;应用中图分类号:T N 16 文献标识码:B 二十世纪60年代以来,出现了扫描电子显微镜(SE M )技术,这样使人类观察微小物质的能力发生质的飞跃.依靠扫描电子显微镜的高分辨率、良好的景深和简易的操作方法,扫描电子显微镜(SE M )迅速成为一种不可缺少的工具,并且广泛应用于科学研究和工程实践中.近年来,随着现代科学技术的不断发展,相继开发了环境扫描电子显微镜(ESE M )、扫描隧道显微镜(SE M )、原子力显微镜(AF M )等其它一些新的电子显微技术.这些技术的出现,显示了电子显微技术近年来自身得到了巨大的发展,尤其是大大扩展了电子显微技术的使用范围和应用领域.在材料科学中的应用使材料科学研究得到了快速发展,取得了许多新的研究成果.1　扫描电子显微镜原理扫描电镜(Scanning Electr on M icr oscope ),简写为SE M,是一个复杂的系统,浓缩了电子光学技术、真空技术、精细机械结构以及现代计算机控制技术.扫描电镜是在加速高压作用下将电子枪发射的电子经过多级电磁透镜汇集成细小的电子束.在试样表面进行扫描,激发出各种信息,通过对这些信息的接收、放大和显示成像,以便对试样表面进行分析.入射电子与试样相互作用产生如图1所示的信息种类.这些信息的二维强度分布随试样表面的特征而变(这些特征有表面形貌、成分、晶体取向、电磁特性等),是将各种探测器收集到的信息按顺序、成比率地转换成视频信号,再传送到同步扫描的显像管并调制其亮度,就可以得到一个反应试样表面状况的扫描图.如果将探测器接收到的信号进行数字化处理即转变成数字信号,就可以由计算机做进一步的处理和存储.扫描电镜主要是针对具有高低差较大、粗糙不平的厚块试样进行观察,因而在设计上突出了景深效果,一般用来分析断口以及未经人工处理的自然表面.图1　电子束探针照射试样产生的各种信息扫描电子显微镜(SE M )中的各种信号及其功能如表1所示.表1　扫描电镜中主要信号及其功能收集信号类别功能二次电子形貌观察背散射电子成分分析特征X 射线成分分析俄歇电子成分分析扫描电镜可做如下观察:(1)试样表面的凹凸和形状;(2)试样表面的组成分布;(3)可测量试样晶体的晶向及晶格常数;(4)发光性样品的结构缺陷,杂质的检测及生物抗体的研究;(5)电位分布;(6)观察半导体器件结构部分的动作状态;(7)强磁性体的磁区观察等.传统扫描电镜的主要结构如图2所示.[1～8]图2　传统扫描电镜的主体结构扫描电子显微镜有如下七种分类方法:(1)按照电子枪种类分:钨丝枪、六硼化镧、场发射电子枪;(2)按照样品室的真空度分:高真空模式、低真空模式、环境模式;(3)按照真空泵分:油扩散泵、分子泵;(4)按照自动化程度分:自动、手动;(5)按照操作方式分:旋钮操作、鼠标操作;(6)按照电器控制系统分:模拟控制、数字控制;(7)按照图像显示系统分:模拟显像、数字显像.2　扫描电镜的发展扫描电镜的设计思想早在1935年便已提出,1942年在实验室制成第一台扫描电镜,但因受各种技术条件的限制,进展一直很慢.1965年,在各项基础技术有了很大进展的前提下才在英国诞生了第一台实用化的商品仪器.此后,荷兰、美国、西德也相继研制出各种型号的扫描电镜,日本二战后在美国的支持下生产出扫描电镜,中国则在20世纪70年代生产出自己的扫描电镜.前期近20年,扫描电镜主要是在提高分辨率方面取得了较大进展.80年代末期,各厂家的扫描电镜的二次电子像分辨率均已达到4.5n m.在提高分辨率方面各厂家主要采取了如下措施:(1)降低透镜球像差系数,以获得小束斑;(2)增强照明源即提高电子枪亮度(如采用La B6或场发射电子枪);(3)提高真空度和检测系统的接收效率;(4)尽可能减小外界振动干扰.目前,采用钨灯丝电子枪扫描电镜的分辨率最高可以达到3.0n m;采用场发射电子枪扫描电镜的分辨率可达1n m.到20世纪90年代中期,各厂家又相继采用计算机技术,实现了计算机控制和信息处理.2.1　场发射扫描电镜采用场发射电子枪代替普通钨灯丝电子枪,这项技术从1968年就已开始应用,这项技术大大提高了二次电子像分辨率;近几年来,各厂家采用多级真空系统(机械泵+分子泵+离子泵),提高了真空度,真空度可达10～7Pa;同时,采用磁悬浮技术,噪音振动大为降低;灯丝寿命也有增加.场发射扫描电镜的特点是二次电子像分辨率高,可达到1n m .如果采用低加速电压技术,在T V 状态下背散射电子(BSE )成像良好,对于未喷涂非导电样品也可得到高倍像.所以,场发射扫描电镜将对半导体器件、精密陶瓷材料、氧化物材料等的发展起到很大的作用[9].2.2　环境扫描电镜(ESE M )低真空扫描电镜样品室最高低真空压力为400Pa,现在有厂家使用专利技术,可使样品室的低真空压力达到2600Pa ,也就是样品室可容纳分子更多,在这种状态下,可配置水瓶向样品室输送水蒸气或输送混合气体,若跟高温或低温样品台联合使用则可模拟样品的周围环境,结合扫描电镜观察,可得到环境条件下试样的变化情况.环扫实现较高的低真空,其核心技术就是采用两级压差光栅和气体二次电子探测器,还有一些其它相关技术也相继得到完善.它是使用1个分子泵和2个机械泵,2个压差(压力限制)光栅将主体分成3个抽气区,镜筒处于高真空,样品周围为环境状态,样品室和镜筒之间存在一个缓冲过渡状态.使用时,高真空、低真空和环境3个模式可根据情况任意选择,并且在3种情况下都配有二次电子探测器,都能达到3.5n m 的二次电子图像分辨率.ESE M 的特点是:(1)非导电材料不需喷镀导电膜,可直接观察,分析简便迅速,不破坏原始形貌;(2)可保证样品在100%湿度下观察,即可28 吉　林　化　工　学　院　学　报 2007年进行含油含水样品的观察,能够观察液体在样品表面的蒸发和凝结以及化学腐蚀行为;(3)可进行样品热模拟及力学模拟的动态变化实验研究,也可以研究微注入液体与样品的相互作用等[10～15].因为这些过程中有大量气体释放,只能在环扫状态下进行观察.环境扫描电镜技术拓展了电子显微的研究领域.3　扫描电镜在材料研究中的应用3.1　材料的组织形貌观察材料剖面的特征、零件内部的结构及损伤的形貌,都可以借助扫描电镜来判断和分析.反射式的光学显微镜直接观察大块试样很方便,但其分辨率、放大倍数和景深都比较低.而扫描电子显微镜的样品制备简单,可以实现试样从低倍到高倍的定位分析,在样品室中的试样不仅可以沿三维空间移动,还能够根据观察需要进行空间转动,以利于使用者对感兴趣的部位进行连续、系统的观察分析;扫描电子显微图像因真实、清晰,并富有立体感,在金属断口(图4)和显微组织三维形态(如图3)的观察研究方面获得了广泛地应用[16～20].图3　用S E M观察集成电路芯片的剖面多层结构图图4　用SE M 观察环氧树脂断口图3.2　镀层表面形貌分析和深度检测金属材料零件在使用过程中不可避免地会遭受环境的侵蚀,容易发生腐蚀现象.为保护母材,成品件,常常需要进行诸如磷化、达克罗等表面防腐处理.有时为利于机械加工,在工序之间也进行镀膜处理.由于镀膜的表面形貌和深度对使用性能具有重要影响,所以常常被作为研究的技术指标.镀膜的深度很薄,由于光学显微镜放大倍数的局限性,使用金相方法检测镀膜的深度和镀层与母材的结合情况比较困难,而扫描电镜却可以很容易完成.使用扫描电镜观察分析镀层表面形貌是方便、易行的最有效的方法,样品无需制备,只需直接放入样品室内即可放大观察.3.3　微区化学成分分析在样品的处理过程中,有时需要提供包括形貌、成分、晶体结构或位向在内的丰富资料,以便能够更全面、客观地进行判断分析.为此,相继出现了扫描电子显微镜—电子探针多种分析功能的组合型仪器.扫描电子显微镜如配有X 射线能谱(E DS )和X 射线波谱成分分析等电子探针附件,可分析样品微区的化学成分等信息.材料内部的夹杂物等,由于它们的体积细小,因此,无法采用常规的化学方法进行定位鉴定.扫描电镜可以提供重要的线索和数据.工程材料失效分析常用的电子探针的基本工作方式为:(1)对样品表面选定微区作定点的全谱扫描定性;(2)电子束沿样品表面选定的直线轨迹作所含元素浓度的线扫描分析;(3)电子束在样品表面作面扫描,以特定元素的X 射线讯号调制阴极射线管荧光屏亮度,给出该元素浓度分布的扫描图像.一般而言,常用的X 射线能谱仪能检测到的成分含量下限为0.1%(质量分数).可以应用在判定合金中析出相或固溶体的组成、测定金属及合金中各种元素的偏析、研究电镀等工艺过程形成的异种金属的结合状态、研究摩擦和磨损过程中的金属转移现象以及失效件表面的析出物或腐蚀产物的鉴别等方面.3.4　显微组织及超微尺寸材料的研究钢铁材料中诸如回火托氏体、下贝氏体等显微组织非常细密,用光学显微镜难以观察组织的细节和特征.在进行材料、工艺试验时,如果出现这类组织,可以将制备好的金相试样深腐蚀后,在扫描电镜中鉴别.下贝氏体与高碳马氏体组织在光学显微镜下的形态均呈针状,且前者的性能优于后者.但由于光学显微镜的分辨率较低,无法显示其组织细节,故不能区分.电子显微镜却可以通38 第2期朱　琳:扫描电子显微镜及其在材料科学中的应用过对针状组织细节的观察实现对这种相似组织的鉴别.在电子显微镜下(SE M),可清楚地观察到针叶下贝氏体是有铁素体和其内呈方向分布的碳化物组成.纳米材料是纳米科学技术最基本的组成部分.现在可以用物理、化学及生物学的方法制备出只有几个纳米的“颗粒”.由于纳米材料表面上的原子只受到来自内部一侧的原子的作用,十分活泼,所以使用纳米金属颗粒粉作催化剂,可加快化学反应过程.纳米材料的应用非常广泛,比如通常陶瓷材料具有高硬度、耐磨、抗腐蚀等优点,但又具有脆性和难以加工等缺点,纳米陶瓷在一定的程度上却可增加韧性,改善脆性.复合纳米固体材料亦是一个重要的应用领域.例如含有20%超微钴颗粒的金属陶瓷是火箭喷气口的耐高温材料;金属铝中含进少量的陶瓷超微颗粒,可制成重量轻、强度高、韧性好、耐热性强的新型结构材料[21～29].纳米材料的一切独特性能主要源于它的超微尺寸,因此必须首先切确地知道其尺寸,否则对纳米材料的研究及应用便失去了基础.目前该领域的检测手段和表征方法可以使用透射电子显微镜、扫描隧道显微镜(ST M)、原子力显微镜(AF M)等技术[8],但高分辨率的扫描电镜(SE M)在纳米级别材料的形貌观察和尺寸检测方面因具有简便、可操作性强的优势,也被大量采用.4　结论扫描电子显微镜在材料的分析和研究方面应用十分广泛,主要应用于材料断口分析、微区成分分析、各种镀膜表面形貌分析、层厚测量和显微组织形貌及纳米材料分析等.随着材料科学和高科技的迅速发展,这样也迫使检测技术水平不断提高.目前,高温样品台、动态拉伸台、能谱仪和扫描电镜的组合,这样扫描电镜在得到较好的试样形貌像的前提下,同时得到成分信息和晶体学的信息,使得扫描电镜必将在材料工艺研究和品种开发等方面发挥更大的作用.参考文献:[1]　泉美治小川雅F　器分析のてびき[M].日本:二本化学同人編集部,1985,76-97.[2]　干蜀毅.常规扫描电子显微镜的特点与发展[J].分析仪器,2000,(1):34-36.[3]　李占双景晓燕.近代分析测试技术[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2005,158-192.[4]　Egger M d.The devel opment of conf ocal m icr oscopy[J].TI N 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扫描电镜技术及其在材料科学中的应用

扫描电镜技术及其在材料科学中的应用化学2班李永亮41007061二十世纪60年代以来，出现了扫描电子显微镜（SEM）技术，这样使人类观察微小物质的能力发生质的飞跃依靠扫描电子显微镜的高分辨率、良好的景深和简易的操作方法，扫描电子显微镜（SEM）迅速成为一种不可缺少的工具，并且广泛应用于科学研究和工程实践中近年来，随着现代科学技术的不断发展，相继开发了环境扫描电子显微镜（ESEM）、扫描隧道显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）等其它一些新的电子显微技术这些技术的出现，显示了电子显微技术近年来自身得到了巨大的发展，尤其是大大扩展了电子显微技术的使用范围和应用领域在材料科学中的应用使材料科学研究得到了快速发展，取得了许多新的研究成果[1-3]。

扫描电镜结合上述各种附件,其应用范围很广,包括断裂失效分析、产品缺陷原因分析、镀层结构和厚度分析、涂料层次与厚度分析、材料表面磨损和腐蚀分析、耐火材料的结构与蚀损分析等[1-2]。

1.材料的组织形貌观察材料剖面的特征、零件内部的结构及损伤的形貌，都可以借助扫描电镜来判断和分析反射式的光学显微镜直接观察大块试样很方便，但其分辨率、放大倍数和景深都比较低而扫描电子显微镜的样品制备简单，可以实现试样从低倍到高倍的定位分析，在样品室中的试样不仅可以沿三维空间移动，还能够根据观察需要进行空间转动，以利于使用者对感兴趣的部位进行连续、系统的观察分析；扫描电子显微图像因真实、清晰，并富有立体感，在金属断口（图4）和显微组织三维形态（图5）的观察研究方面获得了广泛地应用。

图4 SEM观察环氧树脂断口图图5 SEM观察集成电路芯片结构图2.镀层表面形貌分析和深度检测有时为利于机械加工，在工序之间也进行镀膜处理由于镀膜的表面形貌和深度对使用性能具有重要影响，所以常常被作为研究的技术指标镀膜的深度很薄，由于光学显微镜放大倍数的局限性，使用金相方法检测镀膜的深度和镀层与母材的结合情况比较困难，而扫描电镜却可以很容易完成使用扫描电镜观察分析镀层表面形貌是方便、易行的最有效的方法，样品无需制备，只需直接放入样品室内即可放大观察。

扫描电子显微镜技术在材料研究中的应用

扫描电子显微镜技术在材料研究中的应用随着科学技术的进步，越来越多的新材料被开发出来，同时也带来了更多的研究挑战。

传统的材料研究方法往往难以满足如此复杂的研究需求。

幸运的是，扫描电子显微镜技术的发展，使得研究人员能够更好地理解这些材料。

本文将介绍扫描电子显微镜技术在材料研究中的应用。

扫描电子显微镜技术是一种能够进行高分辨率成像的显微镜。

它的原理是通过扫描电子束在样品表面来获得高分辨率的图像。

扫描电子显微镜可以成像几乎所有的材料，包括金属、聚合物、半导体以及生物材料。

下面将介绍扫描电子显微镜技术在材料研究中的应用。

一、纳米材料成像扫描电子显微镜技术能够进行非常高分辨率的成像，因此在纳米材料的研究中得到了广泛应用。

纳米材料的尺寸非常小，一般在1到100纳米之间。

传统的显微镜无法获得如此高分辨率的图像。

使用扫描电子显微镜技术，可以观察纳米材料的表面形貌、材料的组成、原子结构以及电子结构。

这些信息有助于更好地理解微观结构和材料性质之间的关系。

二、能谱分析扫描电子显微镜技术不仅可以提供高分辨率的图像，还可以进行能谱分析。

该技术可以测量样品中元素的相对含量，并且检测到低浓度的元素。

这对于研究材料性质非常重要，因为元素的含量和组成对材料的性质有重要影响。

通过能谱分析，研究人员可以分析不同元素在材料中的分布情况，从而更好地了解材料构成和性质之间的关系。

三、材料结构分析扫描电子显微镜技术还可以用于分析材料的结构。

该技术可以观察材料的微观形貌，如颗粒大小和形状、孔隙分布以及晶体结构。

这些结构信息对于研究材料的物理和化学性质非常重要。

例如，孔隙和晶体缺陷可以影响材料的力学性质、光学性质以及化学反应性。

通过扫描电子显微镜技术，研究人员可以更好地理解这些微观结构，并且在材料设计和改进方面提供重要信息。

四、材料表面分析扫描电子显微镜技术还可以用于材料表面分析。

该技术可以观察材料表面的形貌、纹理和各种缺陷，如裂纹、疤痕和氧化物。

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。

扫描电镜在材料学中的应用

扫描电镜在材料学中的应用材料学是第二次工业革命重要的基础学科之一，它涉及到材料的制备、性能、结构和应用，而材料结构又是材料性能和应用的基础。

如何研究材料的结构成为材料学者关注的重点之一。

最近几十年，随着科学技术的发展，扫描电镜成为研究材料结构的有力工具之一。

一、扫描电镜原理扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种基于电子束和物质交互作用的高分辨率显微镜，可用于研究材料的表面形貌、元素组成及晶体结构等微观结构特征。

扫描电镜技术是用高能电子束照射样品，当电子束与样品的原子或分子相互作用时，会产生散射、透射、反射和吸收等过程，从而得到一系列的信号。

这些信号通过探测器收集和处理，可以反映样品的表面形貌、元素组成及其他微结构的像素信息。

二、扫描电镜在材料学中的应用扫描电镜在材料学的应用非常广泛。

以下将从以下几个方面介绍它在材料学中的应用。

1.材料的表面形貌观测扫描电镜可以清晰地观测材料表面的形貌特征，如晶体、孔洞、颗粒、尖峰、裂痕、纹理等，其分辨率可达到亚纳米量级。

例如，用SEM观测晶体的形貌，可以分辨出其晶体形态、晶面和晶缺陷等，有助于研究材料的生长机制和晶体的结构性质。

2.材料元素分布探测扫描电镜还可以探测材料各元素分布情况，Semi-Quantitative Analysis，如EDX（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy）能够快速获取样品在不同位置的元素组成，并可以建立元素含量的分布图。

通过这种方法可以鉴定材料的成分，判断晶体缺陷的构型和原子位置，并分析材料的迁移和相互作用等物理过程。

3.材料的电学性质研究扫描电镜成像技术可以用于分析材料的导电性和电荷转移特性，如SEM-EBSD组合技术可以分辨材料中不同晶向的晶界和晶体缺陷，通过视频测量、晶体学计算和模拟，可以获得材料的电学特性。

这对于新型芯片材料、电池材料和光催化材料等的设计、制备和改进至关重要。

扫描电子显微镜在材料科学中的广泛应用

扫描电子显微镜在材料科学中的广泛应用随着科技的不断进步，扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）作为一种高分辨率的显微镜技术，在材料科学领域中得到了广泛的应用。

它通过使用电子束来探测和成像材料的表面，能够提供非常详细的微观结构和化学成分信息。

本文将重点介绍扫描电子显微镜在材料科学中的广泛应用，包括其在材料分析、纳米尺度观测和表面形貌分析方面的作用。

首先，扫描电子显微镜在材料分析方面发挥了重要作用。

它可以被用于分析材料的成分和化学组成。

通过能量色散X射线光谱（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy，EDS）技术，扫描电子显微镜能够检测并定量分析样品表面的元素组成。

这对于材料科学家而言是非常重要的，能够帮助他们了解材料的化学组成，从而优化材料的性能和制备过程。

其次，扫描电子显微镜在纳米尺度观测方面也具备巨大的优势。

传统的光学显微镜在观察样品时存在分辨率有限的问题，无法观察到细微的细节。

而SEM能够以非常高的分辨率来观察材料的表面和内部结构。

通过使用电子束来成像，它能够显示出非常细小的特征，如晶粒、孔隙和纳米颗粒等。

这对于研究纳米材料、纳米器件以及观察生物细胞和微生物等都具有重要意义。

此外，扫描电子显微镜在材料的表面形貌分析方面也发挥着关键作用。

材料的表面形貌信息对于理解材料的性能和功能至关重要。

SEM技术能够提供样品表面的三维形貌和其微观结构。

通过使用扫描探针技术，可以获得表面的粗糙度、薄膜厚度以及各种形状和尺寸的微观结构的表征。

这对于评估材料的质量和功能以及研究表面改性和加工工艺都具有重要的指导意义。

除了上述的应用以外，扫描电子显微镜还有许多其他的应用方向。

例如，它能够用来观察材料的断裂和疲劳行为，以及材料的电子结构和电子输运性质等。

扫描电子显微镜技术还可以与其他分析方法结合使用，如扫描探针显微镜（Scanning Probe Microscopy，SPM）和拉曼光谱等，来实现更全面的材料分析。

扫描电镜技术在材料科学中的应用

扫描电镜技术在材料科学中的应用材料科学是一门应用学科，它研究各种物质的性质、结构、制备和应用等方面的科学问题。

在材料科学中，有很多研究方法和分析技术，其中扫描电镜技术是一种非常重要的方法。

本文将从扫描电镜技术的概念、优点以及在材料科学中的应用，探讨该技术在材料科学领域中的价值和发展前景。

一、扫描电镜技术的概念扫描电镜技术（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种常用的材料表征、分析、观察的技术。

该技术利用高能电子束照射样品，观察样品在电场作用下发生的不同电子过程，通过收集样品表面反射、吸收、透射等电子的各种信号，进而获得样品表面形态、表面元素分布、晶体结构等信息。

扫描电镜技术主要分为三个步骤，包括样品制备、电子显微镜成像和信号检测等。

首先，样品需要进行处理和制备，以便于观察和分析，比如需要进行切片、抛光等处理。

然后，采用电子显微镜照射样品，通过收集样品表面反射、背散射等电子信号，来获得样品的形貌和结构等信息。

最后，通过图像的处理和分析，以及各种数据的比对和分析，来进一步分析样品的性质和结构等。

二、扫描电镜技术的优点扫描电镜技术的优点主要包括以下几个方面：1.分辨率高：扫描电镜技术的分辨率非常高，能够观察到极小的表面形貌和微观结构，甚至能够研究到纳米级别的材料结构。

2.实时性好：扫描电镜技术能够实时进行样品观察和分析，并且可以通过调整各种参数来达到最佳的显影效果和分析结果，具有成像速度快、操作简便等特点。

3.多功能性强：扫描电镜技术可以观察样品的形貌、成分分布、晶体结构等多方面信息，而且可以进行高分辨率的成像、分析、比对等操作，多功能性非常强。

4.适用范围广：扫描电镜技术适用于多种材料和样品，比如金属材料、半导体材料、生物医学材料等，在材料科学、生物医学等多领域有着广泛应用。

三、扫描电镜技术在材料科学领域中的应用非常广泛，主要应用于材料结构、形貌、成分、性能、缺陷等方面的研究。

扫描电镜技术在材料科学中的应用前景展望

扫描电镜技术在材料科学中的应用前景展望材料科学是现代工程制造、能源开采、生命科学等众多领域不可或缺的学科，而材料科学的发展又和材料微结构的研究密切相关。

如何对材料进行微观结构的观测和分析，以便更好地了解材料性质和改善材料性能，是一项关键性的技术。

在这方面，扫描电镜技术被广泛应用于材料科学领域中。

一、扫描电镜技术的介绍扫描电镜是利用电子束和样品之间的相互作用，形成高分辨率图像的一种电子显微技术。

传统电子显微镜只能获得样品的透射像，对于观测表面形貌和表面成分分布起不了作用。

而扫描电镜的电子束在扫描样品表面时，形成反射电子和散射电子，并采集这些电子的信号形成图像。

通过调节不同的电子束参数，扫描电镜能够获得材料的表面形貌、内部结构、化学组成等详尽信息，对于材料微观结构的观测起着非常重要的作用。

扫描电镜技术的主要优势在于具有非常高的分辨率，可观测到极小尺寸的微观结构，并能够进行三维重建等进一步分析。

此外，扫描电镜技术还能够进行成分分析，并可通过扫描透射电镜、电子能谱等技术进一步深入研究。

二、应用于材料科学中的扫描电镜技术扫描电镜技术在材料科学领域中广泛应用于各种材料的表面形貌观测、微观结构分析和元素分析等。

以下列举几种常见的例子：1. 金属材料的微观结构金属材料的微观结构对于材料的力学性质和表面光学性质等起着至关重要的作用。

扫描电镜技术可以观测到金属材料表面的成分分布和晶体形貌，并可以在不同倍数下观察到晶界、孔隙和裂纹等缺陷。

此外，扫描透射电镜与电子能谱等技术，还可以进行深入的晶体结构、原位变形以及局部应力和形貌的研究。

2. 纳米材料和表面涂层的成分分析传统的成分分析技术很难对于表面和微纳米结构进行准确分析，而扫描电镜技术通过搭载电子能谱和X射线能谱等技术，能够准确获取纳米结构和表面涂层的成分分布，并在不同区域进行区分。

此外，扫描电镜技术还可以通过原位实验，研究纳米结构的形变及变化规律等。

3. 碳纤维等复合材料的表面形貌和组织结构复合材料的微观结构和成分分布直接影响材料的物理、力学和化学性质。

扫描电镜在材料科学中的应用

扫描电镜在材料科学中的应用材料科学作为一门重要的基础学科，在工业、制造、医学等领域都有重要的应用，而扫描电镜则是材料科学领域中的一种关键仪器。

其应用范围广泛，包括材料形貌分析、显微组织观察、纳米科学等。

下面将从应用领域、分析原理和技术发展角度探讨扫描电镜在材料科学中的应用。

应用领域扫描电镜的应用非常广泛，例如在金属材料、高分子材料、陶瓷材料、半导体材料、生物材料等领域，都有广泛的应用。

在金属材料领域，扫描电镜可用于表面形态特征的研究和材料的腐蚀破坏分析。

在高分子材料领域，扫描电镜可用于研究聚合物的性质、晶体结构，以及材料的来源和成分。

在陶瓷材料领域，扫描电镜可以用于表面质量控制、断口形貌分析、气孔形成和等离子体喷涂。

在半导体材料领域，扫描电镜可用于制备工艺研究和材料表面特征分析。

在生物材料领域，扫描电镜主要用于细胞和器官结构的观察、组织学分析以及病原体形态学研究等。

分析原理扫描电镜利用电子束扫描样品表面，并采集所反射、所散射和所发射的电子信号来获得材料表面的形貌图像，并可以进行成分分析。

扫描电镜的原理可以分为两种模式：二次电子显像和反射电子显像。

其中，二次电子显像是在材料表面上，由于电子束的能量和角度，会产生二次电子信号，然后通过搜集这些二次电子信号的图像来反映样品表面的微观形貌信息。

反射电子显像是在场发射电子显像下，利用电子束入射或反射在样品界面处的反射电子，获得高表面灵敏度的信号。

技术发展扫描电镜技术在过去几十年里得到了快速的发展。

在器件制造、材料科学、生物医学等多个领域都有广泛的应用。

虽然传统的扫描电镜技术对成像的要求很高，像分辨率固定、深度范围小、必须提前确定成像模式等问题相当严重。

但随着新技术的不断出现，这些限制也在不断减少。

现如今出现了更多的高分辨率扫描电镜技术，如扫描透射电子显微镜、高角度向侧扫描电子显微镜、扫描局部震荡透射电镜和精密离子束切割等技术，使得扫描电镜具有了更广泛和更精确的应用空间。

电镜显微技术在材料科学中的应用

电镜显微技术在材料科学中的应用近年来，随着科学技术的飞速发展，材料科学也在不断地进步。

而在材料科学领域中，电子显微镜技术的应用，被认为是一种非常重要的手段。

下面，本文将会为您详细地介绍电子显微镜技术在材料科学领域中的应用。

一、电子显微镜技术的概述电子显微镜技术是当今高端材料科学研究人员必备的实验手段之一。

通过此技术，研究人员可以观察物质的形态和性质。

进而确定其组织结构及化学成分。

而与光学显微镜相比，电子显微镜技术可以在更高的分辨率下得到材料样品的细节图像。

这种高精度的分析，可以成为科学家们探究新材料的不二选择。

二、电子显微镜技术在材料科学中的应用1. 金属材料的研究金属材料在人类社会和现代工业生产中都具有巨大的价值和作用。

而电子显微镜技术可用于发现和研究不同金属的材料结构，进而更好地理解和探究这些材料的各种性质。

从而可以为生产制造提供重要的支持。

2. 高分子材料的研究高分子材料是目前人类社会中使用最广泛的一种新型材料。

通过电子显微镜技术，研究人员可观察高分子材料的各种细节和形态。

比如，通过断面观察，可探究高分子材料的微观结构和宏观形态。

进而研究其性质及特性，有助于材料的设计、原型开发和生产。

3. 无机非纳米材料的研究常规的扫描电镜技术，只能对晶体材料的表面结构进行观察。

而电子显微镜技术可以更好地观察材料的内部结构。

所以，在纳米材料还未发展起来的早期，电子显微镜技术在无机非纳米材料研究中的作用非常重要。

4. 纳米材料的研究纳米材料是一类重要的新材料。

纳米级的材料显微学研究技术对于研究纳米材料的结构和形态具有极为重要的作用。

电子显微镜技术可以提供足够的分辨率，对材料的微观结构、纳米粒子尺寸和形态等方面进行全面观察。

由此，科学家们可以提出更加精确的理论模型，促进纳米科学的发展。

三、电子显微镜技术在材料科学中的现状和未来当前，电子显微镜技术正在得到不断地升级和发展。

技术上的改进和尖端化，越来越赋予了电子显微镜技术在材料科学领域中的作用。

扫描电镜

扫描电镜扫描电镜是一种现代科学研究中常用的一种工具，它能够以极高的分辨率和放大倍数观察样品中的微观结构，对于材料科学、生物学、药物研发等领域都具有重要的意义。

下面本文将介绍扫描电镜的基本原理、工作方式以及其应用领域。

扫描电镜是一种利用电子束代替光线的显微镜，它的基本原理是利用电子的波粒二象性，通过控制电子束的聚焦和偏转，对样品进行扫描式的观察。

相比传统光学显微镜，扫描电镜可以提供更高的放大倍数和更高的分辨率，能够观察到更细微的细节结构。

扫描电镜的工作方式是将电子束从电子枪中发射出来，经过放大和聚焦后，通过磁场的控制进行偏转，最后聚焦到样品的表面。

在样品表面，电子束与样品之间会发生相互作用，产生一系列的信号，包括二次电子、反射电子、散射电子等。

这些信号经过收集和放大后，通过探头传感器转化为电信号，并经过计算机处理后得到图像。

扫描电镜有许多不同类型，其中常见的是场发射扫描电镜（FE-SEM）和透射电镜（TEM）。

场发射扫描电镜主要用于观察样品表面的形貌和结构，其分辨率可以达到纳米级别。

透射电镜则主要用于观察样品内部的结构，能够提供更高的分辨率，可以观察到原子水平的细节。

扫描电镜在许多领域都有广泛的应用。

在材料科学中，扫描电镜可以观察材料表面的微观结构和晶体形貌，帮助研究人员了解材料的性质和特性。

在生物学中，扫描电镜可以观察细胞的形态和结构，研究细胞的功能和组织的构成。

在药物研发中，扫描电镜可以观察药物微粒的形状和尺寸，帮助优化药物的制备工艺和提高药效。

除了以上应用领域，扫描电镜还广泛应用于材料质量控制、环境监测、纳米科学等领域。

随着技术的不断进步，扫描电镜的分辨率和性能也在不断提高，为科学研究提供了更强有力的工具。

总之，扫描电镜作为一种重要的科学研究工具，具有极高的分辨率和放大倍数，可以观察到微观结构的细节，帮助研究人员深入了解材料和生物体的特性和结构。

它在材料科学、生物学、药物研发等领域发挥着重要作用，并有着广泛的应用前景。

扫描电子显微镜在材料分析中的应用

扫描电子显微镜在材料分析中的应用随着科技的迅速发展，扫描电子显微镜已成为现代科技领域不可或缺的一种工具。

扫描电子显微镜具有高分辨率、高放大率、高灵敏度等优越的特性，成为了材料分析领域中必不可少的仪器之一。

一、扫描电子显微镜的原理扫描电子显微镜是一种利用高速电子束扫描物体，利用电子与物样的相互作用所产生的特殊信号进行成像的显微镜。

它通过调节聚焦、加速电压等参数，控制电子束扫描样品表面，激发出由样品反射回来的电子，从而形成一幅图像。

二、扫描电子显微镜在材料分析中的应用1.显微结构分析扫描电子显微镜能够提供高分辨率成像功能，因此常被用来研究材料的微观结构和表面形貌。

例如，扫描电子显微镜可以获取金属材料的晶界、晶粒等结构信息，及其表面形貌的特征，可以帮助我们更清晰地了解材料的内部结构，为研究材料的物理、化学性质奠定基础。

2.元素显微分析扫描电子显微镜不仅可以获取材料的显微结构和表面形貌，还能够实现元素分析。

扫描电子显微镜设置特殊的X射线光谱分析技术，可以用于检测物体表面的化学性质，实现元素定性分析和元素定量分析。

例如，在电子束扫描金属表面时，会激发出不同能量的X射线，根据特征能谱进行光谱分析，可以判断不同元素的存在及含量。

3.表面缺陷检测材料表面缺陷是制造过程中常见的一种问题。

扫描电子显微镜具有高分辨率、高灵敏度的检测能力，可利用电子微观镜的成像及非常便利的样品制备方法，检查材料表面缺陷。

例如，通过扫描电子显微镜检测整块半导体晶圆表面的缺陷，如裂纹、划痕和晶界等，可以帮助生产部门查找产品性能不良的原因，便于进行重加工或者换料。

4.分析特殊材料扫描电子显微镜在分析材料领域的其他特殊材料也起到很大的作用。

例如，碳纳米管是一种常见的特殊材料，这种材料的特殊的颗粒结构非常小，扫描电子显微镜能够清晰地观察到其材料表面形貌和微观结构，帮助研究人员更好地理解碳纳米管的物理、化学性质。

总之，扫描电子显微镜是一种非常重要的材料分析工具，其应用广泛，能够通过高分辨率、高灵敏度的检测能力，帮助我们更深入地了解材料的微观结构和表面形貌、元素情况以及表面缺陷等信息，为我们更好地研究材料的各种性质奠定了基础。

现代扫描电镜的发展及其在材料科学中的应用

武钢技术 !""# 年第 $% 卷第 & 期
" 近代扫描电镜的发展
扫描电镜的设计思想早在 !#$% 年便已提出，但因受各 !#&" 年在实验室制成第一台扫描电镜，种技术条件的限制，进展一直很慢。 !#’% 年，在各项基础技术有了很大进展的前提下才在英国诞生了第一台实用化的商品仪器。此后，荷兰、美国、西德也相继研制出各种型号的扫描电镜，日本二战后在美国的支持下生产出扫描电镜，中国则在 "( 世纪 )( 年代生产出自己的扫描电镜。前期近 "( 年，扫描电镜主要是在提高分辨率方面取得了较大进展，各厂家的扫描电镜的 *( 年代末期，二次电子像分辨率均已达到 & + % ,-。在提高分辨率方面各厂家主要采取了如下措施：（!）降低透镜球像差系数，以获得小束斑；（"）增强照明源即提高电子枪亮度（如采用； ./0’ 或场发射电子枪）（$）提高真空度和检测系统的接收效率；（&）尽可能减小外界振动干扰。目前，采用钨灯丝电子枪扫描电镜的分辨率最高可以达到 $ + % ,-；采用场发射电子枪扫描电镜的分辨率可达 ! ,-。到 "( 世纪 #( 年代中期，各厂家又相继采用计算机技术，实现了计算机控制和信息处理。 " +! 场发射扫描电镜采用场致发射电子枪代替普通钨灯丝电子枪，这项技术从 !#’* 年就已开始应用，由于该电子枪的亮度（即发射电子的能力）大为提高，因而

扫描电镜的原理及应用

扫描电镜的原理及应用扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种利用电子束扫描样品表面并通过检测电子束与样品交互产生的多种信号来获得样品表面形貌和成分信息的显微镜。

相比传统光学显微镜，扫描电镜具有更高的分辨率和深度，广泛应用于材料科学、生物学、地质学、电子学等多个领域。

1.电子源：扫描电镜使用热阴极或场发射电子枪产生电子源，通过激光或电子束对电子源进行刺激，使其产生电子。

2.真空系统：扫描电镜需要在真空中进行工作，以避免电子与空气分子的相互作用。

真空系统可确保电子束能够稳定地通过管道进入样品表面。

3.电子束的聚焦和定位：经过加速和聚焦装置后，电子束被聚焦到非常小的直径，同时通过扫描线圈控制电子束在样品表面上进行移动和定位。

4.样品表面的信号检测：样品表面与电子束交互后，产生多种信号，包括二次电子、背散射电子、X射线、荧光等。

通过相应的检测元件，如二次电子检测器和能谱仪，来收集这些信号。

5.数据处理和成像：通过对收集到的信号进行放大、滤波、扫描等处理，将数据转化为像素点，通过屏幕或计算机显示成像。

扫描电镜具有很多应用领域，以下是其中的几个主要应用：1.材料科学：扫描电镜可用于研究材料表面形貌、晶体结构以及纳米材料的性质。

通过观察和分析材料表面形貌和成分，可以揭示材料的微观结构、缺陷、晶胞排列等信息。

2.生物学：扫描电镜对于生物学研究也有很大的帮助。

可以观察细胞、组织和器官的微观形态、细胞器的分布和关系。

通过扫描电镜的成像，可以研究细胞的形态和结构与功能的关系，以及疾病的发生机制。

3.地质学：扫描电镜可用于研究岩石和矿石的成分、结构、矿物组成等信息。

可以观察到岩石和矿石的微观结构、矿物晶型、矿物交代等特征，为地质学和矿物学研究提供重要的信息。

4.电子学：在微电子制造中，扫描电镜可用于观察和分析电子元件的形态和结构、探测缺陷和纳米线路的状况。

这对于电子元件的设计和质量控制非常重要。

扫描电镜技术在材料科学中的应用

扫描电镜技术在材料科学中的应用材料科学是一门研究不同物质性质、组成和结构的学科，一直以来，人们对材料科学的研究都非常关注，因为材料科学的研究可以为各种领域的发展带来极大的帮助，比如医学、电子、环境、航空等等。

在材料科学中，扫描电镜技术是一个非常重要的分析工具，该技术可以帮助科学家研究材料的微观结构，提供高分辨率的图像和详细的信息，以便更好地了解材料的特性和性能。

扫描电镜技术的原理和方法扫描电镜技术是一种通过电子束照射样品表面产生的信号来形成高分辨率图像的技术。

该技术利用电子显微镜扫描样品表面，并通过检测电子与样品交互产生的信号来生成图像。

扫描电镜技术可以使用不同的探测信号，比如反射电子、二次电子、透射电子等等。

这些信号可以给出具有不同表面特性的样品的不同图像。

扫描电镜技术的应用在材料科学中，扫描电镜技术可以用于不同类型的材料表征和分析，包括：1.纳米材料的观测和分析纳米材料由于其特殊的结构和性质，得到了广泛的关注和研究。

扫描电镜技术可以帮助科学家观察和分析纳米材料的形态、尺寸和内部结构等特征。

2.金属材料的研究金属材料由于其广泛的应用和复杂的结构，在材料科学中也是一个重要的研究领域。

扫描电镜技术可以帮助科学家观察金属材料的微观结构和表面处理效果，进一步提高材料的性能和质量。

3.生物材料的研究生物材料在医学和生命科学领域中有着广泛的应用，如医用植入物、软组织修复材料等。

扫描电镜技术可以帮助科学家观察和分析生物材料的表面形态和生物相容性。

总结毫无疑问，扫描电镜技术在材料科学中的应用非常广泛。

作为一种高分辨率形貌表征技术，扫描电镜技术可以帮助科学家深入了解材料的性质和性能，进一步推动材料科学的研究和发展。

尽管扫描电镜技术的成本和使用复杂度较高，但是其在材料科学研究中的价值不可替代。

未来，扫描电镜技术将会继续应用于更多的材料科学研究中，为社会发展做出更大的贡献。

扫描电镜在材料科学中的应用

扫描电镜在材料科学中的应用材料科学是研究物质组成、结构、性能和制备的学科，是现代化工、轻工、航天、军工等领域重要的基础科学。

扫描电镜是材料科学领域常用的一种研究手段，具有高分辨率、表面形貌优异、化学成分分析等特点。

本文将结合扫描电镜的原理、分类、特点以及应用，阐述其在材料科学中的意义和价值。

一、扫描电镜的原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种通过电磁透镜或电子光学技术将高能的电子聚焦到样品表面上，通过电子束和样品的相互作用产生信号，进而得到样品表面形貌和成分信息的一种显微镜。

回顾电子学发展的历史，SEM是由美国物理学家尤金·韦格纳于1931年创制的。

随着电子学技术和计算机技术的不断进步，SEM已经成为研究材料科学、生物学、纳米技术等领域实验室必备的工具。

二、扫描电镜的分类按照样品准备状态，扫描电镜可以分为常规扫描电镜和低温扫描电镜；按照电子源的类型，扫描电镜可以分为热阴极扫描电镜和场致发射扫描电镜；按照所用探针类型，扫描电镜可以分为电子束探针扫描电镜和离子束探针扫描电镜等多种类型。

不同类型的扫描电镜，各有其应用领域和研究重点。

三、扫描电镜的特点相比其他显微镜，SEM具有如下几点特点：1.高分辨率。

SEM透镜系统比传统光学显微镜的透镜系统负担更多的对样品形貌和成分信息的分辨力，可以实现nm量级的表面形貌显示。

2.大视场。

SEM的视场比传统显微镜大得多，在对大尺寸样品准备时更加有优势。

3.成分分析能力。

SEM可以与EDS（Energy Dispersive Spectroscopy）联用，实现对材料的成分分析。

4.3D高清显示。

SEM可以使用倾斜探针的方法来获得大角度信息，进而完成一些三维图像的重建。

四、1.材料学研究。

SEM的应用领域广泛，其中最重要的应用是通过SEM观察材料的微观结构，进而研究其性能、机制分析和加工工艺优化等方面。

例如，使用SEM可以对材料的疲劳、裂纹扩展、质量控制、晶体结构研究进行深入研究。

扫描电镜的原理及其在材料科学领域的应用

一、扫描电镜的原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope），简写为SEM，是一个复杂的系统，浓缩了电子光学技术、真空技术、精细机械结构以及现代计算机控制技术。

扫描电镜的基本工作过程如图1，用电子束在样品表面扫描，同时，阴极射线管内的电子束与样品表面的电子束同步扫描，将电子束在样品上激发的各种信号用探测器接收，并用它来调制显像管中扫描电子束的强度，在阴极射线管的屏幕上就得到了相应衬度的扫描电子显微像。

电子束在样品表面扫描，与样品发生各种不同的相互作用，产生不同信号，获得的相应的显微像的意义也不一样。

入射电子与试样相互作用产生图2所示的信息种类[1-4]。

这些信息的二维强度分布随试样表面的特征而变（这些特征有表面形貌、成分、晶体取向、电磁特性等），是将各种探测器收集到的信息按顺序、成比率地转换成视频信号，再传送到同步扫描的显像管并调制其亮度，就可以得到一个反应试样表面状况的扫描图如果将探测器接收到的信号进行数字化处理即转变成数字信号，就可以由计算机做进一步的处理和存储扫描电镜主要是针对具有高低差较大、粗糙不平的厚块试样进行观察，因而在设计上突出了景深效果，一般用来分析断口以及未经人工处理的自然表面。

图 1 扫描电子显微镜的工作原理图 2 电子束探针照射试样产生的各种信息扫描电子显微镜（SEM）中的各种信号及其功能如表1所示表1 扫描电镜中主要信号及其功能二、扫描电镜的构成图3给出了电镜的电子光学部分的剖面图。

主要包括以下几个部分：1.电子枪——产生和加速电子。

由灯丝系统和加速管两部分组成2.照明系统——聚集电子使之成为有一定强度的电子束。

由两级聚光镜组合而成。

3.样品室——样品台，交换，倾斜和移动样品的装置。

4.成像系统——像的形成和放大。

由物镜、中间镜和投影镜组成的三级放大系统。

调节物镜电流可改变样品成像的离焦量。

调节中间镜电流可以改变整个系统的放大倍数。

5.观察室——观察像的空间，由荧光屏组成。

扫描电子显微镜及其在材料科学中的应用

扫描电子显微镜及其在材料科学中的应用班级：12级材料物理姓名：王小辉学号：201272040120摘要：介绍了目前常被用于固体结构观测及其表征的主要仪器扫描电子显微镜（SEM）的简单概况和基本原理以及其在材料科学中的应用。

关键词：扫描电子显微镜原理材料科学应用引言无论是X射线衍射确定晶体的三维结构还是低能电子衍射确定晶体表面的二维结构，都是以原子的周期性排列为前提的。

但是近年来学术界对于不具有周期性的局域性原子位置的结构表现出越来越浓厚的兴趣，而且这种局域性结构的线度又往往很小，常在微米以下甚至纳米级。

显然，传统的衍射手段对此无能为力，而且光学显微镜由于分辨本领的限制也无法分辨尺度在100纳米数量级的局域性结构细节。

至目前为止已发展出各种基于电子的发射和传播的显微方法。

本文主要介绍了扫描电子显微镜和扫描隧穿显微镜的工作原理以及对固体材料形貌和结构观察方面的应用。

1.SEM简介扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope,SEM）是介于透射电镜和光学显微镜之间的一种微观性貌观察手段，可直接利用样品表面材料的物质性能进行微观成像。

扫描电镜的优点是，①有较高的放大倍数，20-20万倍之间连续可调；②有很大的景深，视野大，成像富有立体感，可直接观察各种试样凹凸不平表面的细微结构；③试样制备简单。

目前的扫描电镜都配有X射线能谱仪装置，这样可以同时进行显微组织性貌的观察和微区成分分析，因此它是当今十分有用的科学研究仪器。

扫描电镜如下图1。

图1扫描电子显微镜2.原理扫描电镜从原理上讲就是利用聚焦得非常细的高能电子束在试样上扫描，激发出各种物理信息。

通过对这些信息的接受、放大和显示成像，获得试样表面性貌的观察。

SEM是一个复杂的系统,浓缩了电子光学技术、真空技术、精细机械结构以及现代计算机控制技术.扫描电镜是在加速高压作用下将电子枪发射的电子经过多级电磁透镜汇集成细小的电子束.在试样表面进行扫描,激发出各种信息,通过对这些信息的接收、放大和显示成像,以便对试样表面进行分析.入射电子与试样相互作用产生如图1所示的信息种类。