扫描电镜的结构及典型试样形貌观察

扫描电镜的结构及典型试样形貌观察
扫描电镜（Scanning Electron Microscope, SEM）是目前应用最广
泛的一种表面形貌观察技术。

通过SEM，可以对各种材料的形貌进行高分
辨率、高对比度的观察和分析，从而更全面地了解材料的微观结构和性质。

SEM的主要组成部分包括电子枪、电子束轨迹控制系统、光学系统、
样品舞台、探测器和显示器等。

SEM的电子枪是形成电子束的核心部件。

它由一个发射体（一般是热
阴极）和一个聚焦体组成，通过电子发射和电子束聚焦的机制，将电子束
聚焦到非常小的尺寸，以实现高分辨率的成像。

光学系统主要包括扫描线圈和扫描电镜柱。

扫描线圈控制电子束在样
品表面扫描运动，而扫描电镜柱则控制电子束的出射角度和位置，以保证
电子束能够有效地扫描样品表面，并将所得到的信号转换为图像。

样品舞台是用来固定和定位样品的平台。

在样品舞台上，可以放置不
同类型的试样，如金属、陶瓷、生物样品等。

通常，样品需要通过真空冷
冻干燥、蒸镀金或碳等处理方式来提高电子束的穿透性和对比度。

探测器是SEM中的重要部件，用于检测从样品表面发射的信号。

常用
的探测器有二次电子检测器（SE）和反射电子检测器（BSE）。

二次电子
是由于电子束与样品交互作用所产生的，用于观察表面的形貌和纹理。

反
射电子则是通过烧蚀物质等特殊技术，将电子束与样品发生散射后的反向
电子进行探测，用于观察样品的组织结构和化学成分。

SEM对各种尺度的试样形貌观察具有广泛的应用。

下面以几种典型的
试样形貌观察为例进行介绍：
1.金属材料的表面形貌观察：SEM可以观察到金属表面的晶粒形貌、晶界、裂纹、孔洞等细微结构，从而分析金属材料的晶体生长、晶界迁移和应力等性质。

2.生物样品的形貌观察：通过SEM可以观察到生物样品的细胞形态、纤维结构、细菌和病毒等微观结构。

这对研究生物学、医学和食品科学等领域具有重要意义。

3.矿石和岩石的形貌观察：SEM可以观察到矿石和岩石的晶体形貌、矿物颗粒的形态和分布等特征，从而分析其成因和性质。

4.纳米材料的形貌观察：SEM可以观察到纳米材料的颗粒形态、形貌和尺寸分布等特征，从而分析纳米材料的形貌演化和性能。

总之，SEM的结构和典型试样形貌观察提供了一种强大的工具，可以对各种材料的形貌进行高分辨率和高对比度的观察和分析，从而更全面地了解材料的微观结构和性质。

在材料科学、生物学、医学和地球科学等领域有着广泛的应用。