SEM_Scanning_Electron_Microscope
sem检测是什么
如果不是专业人事对于什么是SEM检测应该比较陌生，SEM检测是Scanning Electron Microscope的简称，翻译过来就是电镜扫描检测。
下面我们就一起来了解一下这方面的知识。
1、电镜扫描检测的概念扫描电镜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，有较高的放大倍数，20-20万倍之间连续可调；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；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。
二、实验技术原理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。
在末级透镜上方扫描线圈的作用下,使电子束在试样表面做光栅扫描(行扫+帧扫)。
入射电子与试样相互作用会产生二次电子、背散射电子、X射线等各种信息。
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、电磁特性等等),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像。
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。
三、实验操作流程1、取材2、固定3、漂洗4、脱水5、置换6、干燥7、镀膜8、扫描电镜观察，拍片上海博焱检测技术服务有限公司专业经营各种材料的环保检测，卫生检测，老化检测，防火检测以及各种大型仪器分析检测。
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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。
SEM扫描电子显微镜
线扫描分析：
电子探针
将谱仪〔波、能〕固定在所要测量的某一元素特征X射线信 号〔波长或能量〕的位置，把电子束沿着指定的方向作直线轨 迹扫描，便可得到这一元素沿直线的浓度分布状况。转变位置 可得到另一元素的浓度分布状况。
面扫描分析〔X射线成像〕：
电子束在样品外表作光栅扫描，将谱仪〔波、能〕固定在 所要测量的某一元素特征X射线信号〔波长或能量〕的位置，此 时，在荧光屏上得到该元素的面分布图像。转变位置可得到另 一元素的浓度分布状况。也是用X射线调制图像的方法。
征X射线，分析特征X射线的波长〔或能量〕可知元素种类； 分析特征X射线的强度可知元素的含量。
➢ 其镜筒局部构造和SEM一样，检测局部使用X射线谱仪。
电子探针
X射线谱仪是电子探针的信号检测系统，分为: 能量分散谱仪〔EDS〕，简称能谱仪，用来测定X射线特征能量。 波长分散谱仪〔WDS〕，简称波谱仪，用来测定特征X射线波长。
对于纤维材料，用碳胶成束的粘接在样品台上即 可。
样品制备
粉末样品：留意粉末的量，铺开程度和喷金厚度。 粉末的量：用刮刀或牙签挑到双面导电胶〔2mm宽，8mm长〕，
均匀铺开，略压紧，多余的轻叩到废物瓶，或用洗耳球吹， 后者易污染。 铺开程度：粉末假设均匀，很少一点足矣，否则易导致粉末在 观看时剥离外表。喷金集中在外表，下面样品易导电性不佳， 观看比照度差，建议承受分散方式。
定量分析精度不如波谱仪。
电子探针
波谱仪
➢ 波谱仪主要由分光晶体和X射线检测系统组成。 ➢ 依据布拉格定律，从试样中发出的特征X射线，经过确定晶面间距的晶
体分光，波长不同的特征X射线将有不同的衍射角。通过连续地转变θ， 就可以在与X射线入射方向呈2θ的位置上测到不同波长的特征X射线信 号。 ➢ 依据莫塞莱定律可确定被测物质所含有的元素 。
扫描电镜SEM简介-文字版
2. 背散射电子
背散射电子是固体样品中原子核“反射”回来的一部分入射电子，分 弹性散射电子和非弹性散射电子。背散射电子的产生深度 100nm~1μm。 背散射电子的产额随原子序数 Z 的增加而增加，大致 I∝Z2/3~3/4。利用背 散射电子作为成像信号不仅能分析形貌特征，还可以作为原子序数程度， 进行定性成分分析。
4. 俄歇电子
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。俄歇电子能量各有特征值(壳层)， 能量很低，一般为 50-1500eV。俄歇电子的平均白由程很小(~1nm)。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，俄歇电子产生的几率随原子序数增加而减少，因此，特别 适合作表层轻元素成分分析。
图 10 样品室
信号收集系统用于信号收集，包括二次电子和背散射电子收集器 、吸收 电子检测器、X 射线检测器 (波谱仪和能谱仪)，如图 11(a)。
图 1 现代化的扫描电子显微镜
二、 SEM 的产生
1. 光学显微镜(Optical Microscope，OM)的分辨率极限 一个理想的点光源，通过会聚透镜成像，得到的并不是一个像点，
而是一个亮斑，称为艾里斑，光能量的 84%集中在中央。如果物体上两 个点所成的两个像斑发生了重叠，两圆心间距恰好是圆的半径时，恰好
电子束进入轻元素内部之后会造 成一个液滴状的作用体积。入射电子 束在被样品吸收或者散射出样品表面 之前将在这个体积内活动。如果是原 子序数较大的金属，形成的是一个类 似半球状的作用体积。
图 6 电子束的液滴作用体积示意图
表 1 各种信号的空间分辨率 (nm)
sem扫描电镜的原理
sem扫描电镜的原理SEM扫描电镜的原理SEM（Scanning Electron Microscope）是一种利用电子束扫描样品表面来获取图像的高分辨率显微镜。
与光学显微镜相比，SEM具有更高的分辨率和更大的深度视野，能够观察到更细微的结构和更大范围的样品表面。
SEM的原理主要包括电子源、电子透镜、扫描线圈、检测器和图像显示系统。
SEM的工作原理是通过电子源产生高能电子束，然后通过电子透镜将电子束聚焦到极小的尺寸，形成一个非常细小的电子束。
这个电子束被扫描线圈控制，沿着样品表面进行扫描。
当电子束与样品表面相互作用时，产生的多种信号被检测器捕捉并转换成电信号，最终通过图像显示系统呈现出来。
SEM的电子源通常采用热阴极电子枪，通过加热金属丝使其发射电子。
这些电子经过加速电压加速后，进入电子透镜系统。
电子透镜系统主要由准直透镜和聚焦透镜组成，它们可以控制电子束的发射角度和聚焦程度，使电子束具有足够小的直径和高的聚焦度。
扫描线圈是SEM中的关键元件之一，它通过改变电流的大小和方向，控制电子束在样品表面的扫描轨迹。
扫描线圈产生的扫描磁场使得电子束在样品表面上运动，从而实现对样品的全面扫描。
与扫描过程同时进行的是信号的检测。
当电子束与样品表面相互作用时，会产生多种信号，包括次级电子、反射电子、散射电子、荧光X射线等。
这些信号被检测器捕捉，并转换成电信号。
常用的检测器包括二次电子检测器和反射电子检测器，它们可以提供不同的信号信息，用于构建样品表面的图像。
通过图像显示系统将捕捉到的信号转化为图像进行显示。
图像显示系统通常采用荧光屏或者数字化相机，将信号转化为可视的图像。
这样，我们就可以通过SEM观察到样品表面的微观结构和形貌。
SEM扫描电镜的原理简单来说就是利用电子束扫描样品表面，并通过信号的检测和图像处理来获得样品表面的图像。
SEM具有高分辨率、大深度视野和高放大倍数的特点，广泛应用于材料科学、生物学、地质学等领域的研究和分析。
扫描电子显微镜工作原理
扫描电子显微镜工作原理
扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种利用电子束扫描样品表面并通过感应信号形成显像的仪器。
其工作原理如下：
1. 电子源发射电子束：SEM中有一个电子枪，用于产生高能电子。
电子枪中通常会使用热阴极，通过加热或电子轰击方式将电子从阴极中释放出来。
2. 高能电子束聚焦：释放出来的电子会受到聚焦系统的控制，将电子束聚焦成一个非常细小的束斑。
聚焦系统通常包括透镜或电磁镜等。
3. 电子束扫描：经过聚焦的电子束被定向扫描到样品表面。
样品通常需要先制备成非导电表面或镀上导电层，以便电子束能够顺利地与样品相互作用。
4. 电子-样品相互作用：电子束与样品表面相互作用会产生多种效应，如散射、反射、透射等。
其中最常用的效应是二次电子发射（secondary electron emission）和后向散射电子（backscattered electron）的产生。
5. 信号收集：通过安装在SEM中的多种探测器，可以收集和测量与电子-样品相互作用相关的信号。
常用的探测器包括：二次电子探测器、后向散射电子探测器、X射线能谱仪等。
6. 信号转换和处理：收集到的信号会经过放大、滤波、数字化
等处理，并转化成图像或谱图。
7. 图像显示：最后，处理好的信号通过计算机和显示器进行图像重建和显示，使得研究人员可以观察到样品表面的微观结构和形貌。
扫描电子显微镜通过以上步骤实现样品表面的高分辨率成像，并能提供有关样品表面化学元素的分布信息。
它在材料科学、生物学、纳米学等领域发挥着重要作用。
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。
扫描电镜SEM简介-PPT版
透射电子
适合作表层轻元素成分分析。
电子束与固体的相互作用
其它信息
入射电子进人样品后，经多次 非弹性散射能量损失殆尽,最后 被样品吸收，即吸收电子。
入射高压电子束
如果被分析的样品很薄．那么 俄歇电子
背散射电子
就会有一部分入射电子穿过薄
样品而成为透射电子。
阴极荧光
二次电子 X射线
半导体样品在入射电子的照射 下，产生电子-空穴对。当电子
包括：二次电子、背散射电子、特征X 射线、 俄歇电子、吸收电子、透射电子、阴极荧光等。
电子束与固体的相互作用
二次电子
二次电子是指在入射电子束作用下 被轰击出来并离开样品表面的样品
的核外层电子。
二次电子的能量较低，一般都不超 过50 ev。大多数二次电子只带有几 个电子伏的能量。
入射高压电子束
俄歇电子
电子束与固体的相互作用
SEM的工作原理
电子枪发射电子束（直径50m）。 电压加速、磁透镜系统会聚，形成直径约为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。 探测器收集信号电子，经过放大、转换，在显示系统上成
像（扫描电子像）。 二次电子的图像信号“动态”地形成三维图像。 扫描电镜图像的放大倍数定义为：
M=L/l L显象管的荧光屏尺寸；l电子束在试样上扫描距离 “光栅扫描，逐点成像”
SEM的结构与工作原理
SEM的主要结构
SEM的结构与工作原理
随着信号的有效作用深度增加，作 用区的范围增加，信号产生的空间 范围也增加，这对于信号的空间分 辨率是不利的。
各种信号的空间分辨率
二次电子：5~10nm =>形貌分析
背散射电子：50~200nm
扫描电镜分析原理
扫描电镜分析原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种通过扫描样品表面并检测由样品放射出的电子来获得样品表面形貌和成分的仪器。
SEM利用高能电子束与样品相互作用，通过分析电子束与样品之间的相互作用来获得样品的各种信息。
其工作原理如下：1.电子源：SEM中使用的电子源通常为热阴极发射电子源，通过升高阳极电压，使电子从热阴极发射出来。
发射的电子束通过一系列电子透镜系统聚焦并加速到一定的能量。
2.样品制备：在进行SEM观察前，需要对样品进行制备处理。
常见的样品制备方法包括金属喷镀、碳喷镀、冷冻切片、离子切割等。
制备后的样品需要放置在真空环境下进行观察。
3.电子束与样品的相互作用：电子束在与样品相互作用时，会发生多种相互作用，包括散射、透射、吸收等。
这些相互作用会导致电子束的改变，从而提供了关于样品形貌和成分的信息。
4.信号检测：SEM通过检测从样品表面散射出的电子来获取图像。
这些散射出的电子经过各种探测器的接收和放大后，转化为电子图像。
常见的探测器包括二次电子探测器和反向散射电子探测器。
- 二次电子探测器（Secondary Electron Detector，SED）: SED可以检测到样品表面发射出的二次电子。
二次电子的发射数量与样品表面的形貌相关，可以获得样品表面形貌的信息。
- 反向散射电子探测器（Backscattered Electron Detector，BED）: BED可以检测到电子束与样品中原子核的相互作用产生的反向散射电子。
反向散射电子的能量与样品中元素的原子序数相关，可以用以获得样品的成分信息。
5.图像形成：通过对来自探测器的信号进行处理和放大，得到由电子束在样品上扫描过程中记录下来的图像。
这些图像可以以灰度图的形式来展示样品表面的形貌和成分信息。
总结起来，SEM利用高能电子束与样品相互作用，通过探测从样品表面散射出的电子来获取样品表面形貌和成分的信息。
sem扫描电镜
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，背散射电子像对成扫描电子显微镜，简称为扫描电镜，英文缩写为SEM （Scanning Electron Microscope）。它是用细聚焦的 电子束轰击样品表面，通过电子与样品相互作用产生 的二次电子、背散射电子等对样品表面或断口形貌进 行观察和分析。SEM已广泛应用于材料、冶金、矿物、 生物学等领域。
图2 JSM-6301F场发射扫描电镜的结构
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。
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。
✓ 现在，高等级扫描电镜采用六硼化镧（LaB6）或场发射电子 枪，二次电子像的分辨率可达到2nm。
✓ 扫描电镜的分辨率与电子在试样上的最小扫描范围有关。通 常电压为1〜30kV。
图3 三种不同类型的电子枪材质
电磁透镜
➢ 作用：是把电子枪的束斑逐渐缩小，从原来直径约为50μm的 束斑缩小成一个只有几nm的细小束斑。
SEM的主要性能参数
分辨率 放大倍数 景深
分辨率
SEM和TEM原理区分
SEM和TEM原理区分扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）和透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）是常用的电子显微镜技术。
SEM和TEM的原理和应用有许多区别。
1.原理：SEM的原理是利用电子束与样品表面的相互作用来产生显微图像。
电子束从电子枪中发射出来，经过束缚磁透镜系统进行聚焦，然后扫描在样品表面，与样品表面的原子和分子产生相互作用，产生一系列的二次电子、次级电子等，这些次级电子会被探测器接收并转化为电信号，最终形成样品表面的电子图像。
TEM的原理是利用电子束通过透射样品后，使得电子通过凸透镜和凹透镜的组合透镜系统，进一步通过透过这几个组合透镜的样品，然后通过透明薄膜（通常是金属网或碳薄膜）传递到观察屏幕上，从而产生电子图像。
2.分辨率：SEM的分辨率通常较低，一般在纳米级别，具体取决于电子枪、透镜系统和探测器的性能。
而TEM的分辨率通常较高，可以达到亚埃级别，因为电子束直接在样品内传输。
3.成像模式：SEM采用二级电子、次级电子、背散射电子等不同的成像模式来获取样品的表面形貌、结构和元素信息。
而TEM主要以透射图像的形式观察和记录样品的内部结构，如原子序列、晶格结构、其中的缺陷和晶界等。
4.样品准备：SEM的样品通常需要进行镀膜处理，例如金膜镀覆，以提高其导电性和更好的成像效果。
而TEM的样品通常需要制备非常薄的切片，通常在纳米米级别以下，这需要熟练的样品制备技巧。
5.透射电子成像模式：TEM在透射模式下可以获得透视断层图像，即通过样品的不同深度获得图像，这对于研究材料内部三维结构很有帮助。
这在SEM中无法实现。
6.样品类型：由于SEM对样品的导电性要求较低，因此可以用于观察多种不同类型的样品，包括有机材料、绝缘体材料和软材料等。
而TEM要求样品是非导电体，并且通常需要非常薄的切片，因此适用范围较窄。
SEM__材料测试方法-扫描电镜
导电性良好 可保持原样； 导电性良好——可保持原样； 良好 可保持原样 分为 不导电，或在真空中有失水、变形等现象的 不导电，或在真空中有失水、变形等现象的—— 需处理。 需处理。 SEM样品制备大致步骤： 样品制备大致步骤： 样品制备大致步骤 1. 从大的样品上确定取样部位； 从大的样品上确定取样部位； 2. 根据需要，确定采用切割还是自由断裂得到表界面； 根据需要，确定采用切割还是自由断裂得到表界面； 3. 清洗； 清洗； 4. 包埋打磨、刻蚀、喷金处理 包埋打磨、刻蚀、喷金处理.
SEM的成像衬度 SEM的成像衬度
凸起的尖棱、 凸起的尖棱、小粒子及比较陡的斜面处在荧光屏上 这些部位亮度较大；平面处，二次电子产额较小， 这些部位亮度较大；平面处，二次电子产额较小，亮度 较低；深的凹槽，虽有较多的二次电子， 较低；深的凹槽，虽有较多的二次电子，但二次电子不 易被检测到所以较暗。 易被检测到所以较暗。
SEM试样的制备 SEM试样的制备
制备试样应注意的问题 干净的固体（块状、粉末或沉积物）， ），在 （1）干净的固体（块状、粉末或沉积物），在 真空中稳定。 真空中稳定。 （2）应导电；对于绝缘体或导电性差的试样 应导电；对于绝缘体或导电性差的试样— —则需要预先在分析表面上蒸镀一层厚度约10～ 则需要预先在分析表面上蒸镀一层厚度约10～ 则需要预先在分析表面上蒸镀一层厚度约10 nm的导电层 真空镀膜（金粉或碳膜） 的导电层。 20 nm的导电层。真空镀膜（金粉或碳膜）
SEM的构造和工作原理 SEM的构造和工作原理
SEM的结构 1.1 SEM的结构
SEM的构造和工作原理 SEM的构造和工作原理
SEM的结构 1.2 SEM的结构
a.电子光学系统 a.电子光学系统 扫描电镜 b.信号收集处理，图像显示和记录系统 b.信号收集处理， 信号收集处理 c.真空系统 c.真空系统 电子枪 电磁透镜 扫描线圈 样品室
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。
扫描电镜检测国际标准
扫描电镜检测国际标准扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种常用的表面形貌和成分分析仪器，广泛应用于材料科学、生物科学、化学科学等领域。
扫描电镜检测国际标准是指对扫描电镜的性能、操作规范以及检测结果的要求和规定。
本文将介绍扫描电镜检测国际标准的相关内容。
首先，扫描电镜检测国际标准主要包括以下几个方面的内容：仪器性能指标、操作规范、样品制备要求以及结果评定等。
一、仪器性能指标扫描电镜的性能指标主要包括分辨率、放大倍数、加速电压、探针电流、成像方式等。
分辨率是指扫描电镜对样品表面微细结构的分辨能力，一般以纳米级别为标准。
放大倍数是指扫描电镜对样品进行放大的倍数，一般要求在数千倍至数十万倍之间。
加速电压和探针电流是指扫描电镜的工作电压和探针束的电流大小，不同的样品和分析目的需要选择不同的参数。
成像方式是指扫描电镜的成像模式，常见的有二次电子成像（SEI）和反射电子成像（BEI）等。
二、操作规范扫描电镜的操作规范主要包括仪器的开机与关机步骤、样品的安装与卸载方法、参数设置与调整等。
在使用扫描电镜之前，需要确保仪器处于正常工作状态，并进行相关的预热和真空泵抽气等操作。
样品安装时需要注意避免污染和损坏，同时要根据不同的样品类型和分析目的进行参数设置和调整，以获得最佳的成像效果。
三、样品制备要求样品制备是扫描电镜检测中非常重要的一步，对于不同类型的样品需要采取不同的制备方法。
常见的样品制备方法包括金属涂覆、冷冻切片、离子切割等。
金属涂覆是为了提高样品的导电性和减少电荷积累而进行的处理，冷冻切片是为了观察生物样品内部结构而进行的处理，离子切割则是为了获得样品横截面而进行的处理。
在样品制备过程中需要注意避免污染和损坏，并根据不同的制备方法进行相应的操作。
四、结果评定扫描电镜检测结果的评定主要包括图像质量评价和成分分析评价两个方面。
图像质量评价是指对扫描电镜图像的清晰度、对比度、噪声等进行评估，以确定图像是否满足分析要求。
电镜SEM扫面电镜成像原理
电镜SEM扫面电镜成像原理SEM（Scanning Electron Microscope）即扫描电子显微镜，是一种利用电子束照射样品表面，通过探测样品表面的次级电子、反射电子、散射电子等信号来获得样品表面形貌和成分信息的显微技术。
SEM的成像原理主要包括电子源、样品、二次电子探测器和显示系统四个方面。
SEM的电子源一般采用热阴极电子枪产生电子束。
在电子枪中，通过加热阴极使之发射电子，并经过聚焦系统和束限系统来控制电子束的准直性和亮度，最终形成聚焦的电子束。
样品是SEM成像的目标，一般为导电物质。
因为SEM是通过电子束扫描样品表面来获取图像的，所以需要样品表面导电，以便电子束能够顺利地扫描。
常用的方法有金属涂层、碳涂层和导电胶等。
在扫描过程中，电子束照射样品表面，与样品发生相互作用，同时会产生大量次级电子、反射电子和散射电子等。
这些信号携带了样品表面的形貌和成分信息。
针对这些信号，SEM中采用了多种探测器来探测和收集。
最常用的探测器是二次电子探测器（SE detector），其可以检测并记录表面的二次电子信号。
二次电子主要是由于电子束与样品表面原子的相互作用而产生的，所以可以提供较高的表面形貌分辨率。
另外，反射电子探测器（BSE detector）可以检测并记录反射电子信号，反射电子主要是由于电子束与样品表面原子核的相互作用而产生的，所以可以提供相对较高的成分分辨率。
SEM的成像是通过扫描电子束来实现的。
扫描控制系统通过控制电子束在样品表面的位置进行扫描，然后收集经探测器探测后的信号，进而生成图像。
在扫描过程中，电子束经过扫描线圈的控制，按照一定的规律在样品表面进行扫描，形成多个像素点并以此进行扫描，然后通过电荷耦合设备（CCD）进行信号放大并转化为图像。
最后，通过显示系统可以将信号转化为人眼可识别的图像。
图像的亮度和对比度可以通过调节扫描电子束的功能设备来调整，以获取更加清晰的图像。
总之，SEM成像的基本原理是利用电子束照射样品表面，通过采集和探测样品表面的次级电子、反射电子、散射电子等信号来获得样品表面形貌和成分信息。
扫描电镜电子枪的工作原理
扫描电镜电子枪的工作原理
扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）的工作原理
是利用电子枪产生的高速电子束对样品进行扫描，然后测量出所产生的信号来生成图像。
1. 电子枪：SEM中的电子枪产生高速的电子束。
电子枪分为
阴极和阳极两部分。
阴极通常为热阴极或场发射器，通过加热和外加电场发射电子。
阳极通过加速电场使电子束加速并聚焦至样品表面。
2. 扫描控制系统：SEM通过扫描控制系统来控制电子束的位
置和扫描方式。
电子束通过水平和垂直的偏转线圈进行扫描，沿着样品表面呈现出一定的路径。
3. 样品表面交互：当电子束扫描到样品表面时，与样品表面的原子或分子发生相互作用。
这种作用包括反射、散射或透射。
样品与电子束的相互作用会产生不同的信号，用于生成图像。
4. 探测器：SEM中设有多种探测器，用于测量样品与电子束
相互作用产生的信号。
常用的探测器包括二次电子探测器（SE）和反射电子探测器（BSE）。
二次电子探测器测量的
是样品表面发射出的二次电子，反射电子探测器则测量的是由于电子束与样品相互作用而发射回到探测器的电子。
5. 图像生成：探测器测量到的信号被转化为电信号，通过放大、数字化和处理后，生成样品的图像。
电子束在样品表面的位置和信号的强度确定了图像的亮度和对比度。
总之，扫描电子显微镜通过加速高速电子束，控制扫描位置，测量样品表面与电子束的相互作用信号，最终生成高分辨率的样品图像。
扫描电镜 标准
扫描电镜标准
扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种用于观察和分析样品表面形貌、结构和成分的显微镜技术。
以下是扫描电镜的一些关键标准和特点：
1. 分辨率：扫描电镜的分辨率是指能够分辨的最小物体细节的能力。
通常以纳米（nm）为单位表示，较高的分辨率可以提供更精细的图像。
2. 放大倍数：扫描电镜可以提供从几倍到几十万倍的放大倍数，使研究人员能够观察到样品的微观结构。
3. 电子束源：扫描电镜使用电子束作为照明源，电子束的能量和束流强度会影响图像的质量和分辨率。
4. 样品制备：样品通常需要进行适当的制备，如切割、抛光、镀金等，以确保其表面能够反射电子束并产生良好的图像。
5. 探测器：扫描电镜配备多种探测器，如二次电子探测器、背散射电子探测器和X 射线能谱仪等，用于收集不同类型的信号，提供有关样品表面形貌、成分和结构的信息。
6. 操作模式：扫描电镜可以在不同的操作模式下工作，如高真空模式、低真空模式和环境扫描电镜模式，以适应不同类型的样品。
7. 数据分析和处理：扫描电镜通常配备专用的软件用于图像处理、数据分析和测量。
扫描电镜是一种功能强大的显微镜技术，广泛应用于材料科学、生命科学、纳米技术等领域的研究和分析。
SEM扫描电子显微镜知识要点
扫描电子显微镜知识A—Z/SEM的构造扫描电子显微镜（ScanningElectronMicroscope：SEM）是观察样品表面的装置。
用很细的电子束（称为电子探针）照射样品时，从样品表面会激发二次电子,在电子探针进行二维扫描时，通过检测二次电子形成一幅图像，就能够观察样品的表面形貌。
SEM的构造装置的结构SEM由形成电子探针的电子光学系统、装载样品用的样品台、检测二次电子的二次电子检测器、观察图像的显示系统及进行各种操作的操作系统等构成（图1）,电子光学系统由用于形成电子探针的电子枪、聚光镜、物镜和控制电子探针进行扫描的扫描线圈等构成，电子光学系统（镜筒内部）以及样品周围的空间为真空状态。
图1SEM的基本结构图2电子枪的构造图电子枪电子枪是电子束的产生系统，图2是热发射电子枪的构造图。
将细（0.1mm左右）钨丝做成的灯丝（阴极）进行高温加热（2800K左右）后，会发射热电子，此时给相向设置的金属板（阳极）加以正高压（1〜30kV）,热电子会汇集成电子束流向阳极，若在阳极中央开一个孔，电子束会通过这个孔流出，在阴极和阳极之间，设置电极并加以负电压，能够调整电子束的电流量，在这个电极（被称为韦氏极）的作用下，电子束被细聚焦，最细之处被称为交叉点（Crossover）,成为实际的光源（电子源），其直径为15〜20u m。
以上说明的是最常用的热发射电子枪，此外还有场发射电子枪和肖特基发射电子枪等。
热发射电子枪的阴极除使用钨丝外，还使用单晶六硼化镧（LaB6）,LaB6由于活性很强，所以需要在高真空中工作。
透镜的构造光轴j飙快电子显微镜一般采用利用磁铁作用的磁透镜。
当绕成线圈状的电线被通入直流电后，会产生旋转对称的磁场，对电子束来说起着透镜的作用。
由于制作强磁透镜（短焦距的透镜）需要增加磁力线的密度，如图3所示，线圈的周围套有铁壳（辗铁），磁力线从狭窄的开口中漏浅出来，开口处被称作磁极片（极靴），经精度极高的机械加工而成。
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European African Chinese
Brain Cells
-
100 nm metal electrode
+
OMe O
h+
O O O CH3O CH3O CH3O
n
e-
MDMO-PPV
PCBM
MDMO-PPV:PCBM from TolueneLateralfrom Toluene
Cross-section
from Toluene
Zoom-in
Overlapped PCBM rich domains !!!
C-layer
Cr-particle
C
Cr
Co
Mo
C rich
Cr rich phase Mo rich phase 注意与球上的成份进 行比较!
碳沉积 Ι Ι
SE, 1.0 kV SE, 20 kV
BSE, 20 kV
加速电压对碳-信号的影响
without C-deposition 20kV
Illumination system of a typical TEM, including a thermionic triode gun and two condenser lenses
聚焦能力的差距导致亮度 的明显差别
(磁)透镜
SEM: 原理和基本结构
SEM: 衬度形成模式
SE
BSE
环境 SEM
从真空可调模式到湿模式SEM
通过离子化方式消除 放电现象 对于非喷镀样品可以 使用高真空EDX 对于所有的样品都能 获得高分辨率
环境 SEM的 真空系统
气态二次电子探测器
通过存在于电极间的电压(+V)，致使生成单个二次电 子，进而在气体中诱发电子雪崩倍增现象
Mouse
Rat
（X-射线/阴极荧光）
交互作用区
Monte-Carlo Simulations
C 30 kV 20 μm
C 10 kV 2 μm C 1 kV 50 nm
Au 10 kV 200 nm
20 kV
5 kV
1 kV
应用实例:聚合物太阳能光伏电池
Siemens glass ITO electrode -
准直器
样品台
元素面分布扫描
Elements: C O Cl K Na
低电压 SEM
低电压 SEM
消除充放电现象 (跨接放电) 非喷金样品和非导电样品的表面形态表征
电子束与样品的交互作用
一次电子束 ~ 10 nm: SE
（二次电子）
~ 1~2 μm: BSE
（背散射电子）
~ 2~5 μm: X-ray/CL
电子腔
各种电子发射源的各项性能比较
Emitter Type thermionic Cathode material W Operating temperature (K) 2800 Cathode radius (nm) 60000 Effective source radius (nm) 15000 Emission current density (A/cm2) 3 Total emission current (µA) 200 Normalized brightness (A/cm2.sr.kV) 1.104 Maximum probe current (nA) 1000 Energy spread at the cathode (eV) 0.59 Energy spread at the gun exit (eV) 1.5 - 2.5 Beam noise (%) 1 Emission current drift (%/h) 0.1 Operating vacuum (hPa) <=1.10-5 Cathode life (h) 200 Sensitivity to external influence minimal thermionic cold FE Schottky FE LaB6 W(310) ZrO/W (100) 1900 300 1800 10000 <+100 <=1000 5000 2.5 15 30 17000 5300 80 5 200 1.105 2.107 1.107 1000 0.2 10 0.40 0.26 0.31 1.3 - 2.5 0.3 - 0.7 0.35 - 0.7 1 5 - 10 1 0.2 5 <0.5 <=1.10-6 <=1.10-10 <=1.10-8 1000 2000 2000 minimal high low
扫描电子显微学
SEM的昨天和今天
Past
Present
真空
机械泵(Rotary Pump) 油扩散泵(Oil Diffusion Pump) 离子泵(Ion Getter Pump) 分子泵(Molecular Pump)
1 torr = 133 pascal = 1.33 mbar = 1mmHg
MDMO-PPV:PCBM from Chlorobenzene
Cross-section
不同薄膜制样方法
MDMO-PPV:PCBM from Toluene
Casting 滴涂
Spin-coating 旋转涂膜
应用实例: 人工髋关节的研究
Ball 6 Overview
SE
BSE
BSE
1μm
SEM: 元素分析 (EDX)
Energy Dispersive X-ray Spectroscopy
按原子序数顺序的K 线峰的位置
电子能谱硬件示意图
SEM 镜筒 显示器 (MCA Display) 杜瓦瓶
前置放大器 HP EDAM 计算机 III PCI 探头 窗口
FET
样品室 终透镜
Common surface area: Topography and materials contrast
SE
BSE
BSE
Higher magnification
锈斑: 这是空洞区!!! (see later)
SE
BSE
BSE
Higher magnification Higher magnification next page
SE
BSE
Even higher magnification: Clear topography=> holes!
SE
SE
SE
表面形貌清晰地显 示 => 这些区域为 空洞区(锈斑)
AFM topography => holes (pitting)
碳化物
碳沉积 Ι
SE SE
BSE
Overview
10kV 5kV C-layer 5kV
环境扫描电子显微镜 Environmental SEM
环境 SEM 通常SEM的局限性
非导电样品 高真空 实现非导电样品的高分辨率
目标
实现非导电样品的高分辨率 研究真实的、非喷涂导电层的样品 湿样品（低真空）的高分辨率观测 非喷金、非导电样品的EDX测试 原位加热实验