扫描电子显微镜文献综述
扫描探针电子显微镜综述
扫描探针电子显微镜综述[摘要] 新的设计思想带来新的技术革命, S TM 巧妙地利用探针近场(近距离) 探测方法、隧道电流理论、压电陶瓷扫描方法等现代科学技术,大大扩展了显微技术的深度。
借鉴S TM 的方法,许多新型的显微仪器和探测方法相继诞生。
这些显微仪器适用于不同的领域,具有不同的功能。
虽然它们功能各异,但都有一个共同的特点:使用探针在样品表面进行扫描。
科学界把这类显微仪器归纳到一起,统称为扫描探针显微镜。
本文分别对扫描探针显微镜家族中的原子力显微镜,近场光学显微镜和弹道电子发射显微镜的性能和特点进行综述。
[关键词]扫描探针显微镜;原子力显微镜;近场光学显微镜;弹道电子发射显微镜[中图分类号] TN16 [文献标识码]A [文章编号]1007 - 7510(2005) 11 - 0033 - 02An overview of scanning probe microscopeZHU Yi 1 ,RUAN Xing - yun1 ,XU Zhi-rong1 , YAN G De - qing2(1. Kunming General Ho spit al of Chengdu Military Region , Kunming Yunnan 650032 , China ;2. Physics Department ofYunnan University , Kunming Yunnan 650032 ,China)Abstract : New de sign idea brings new technology revolution. Scanning Pro be Micro scope (STM ) use s t he methods ofclose probe detection , t he theory of tunnel current and the technology of piezoelectricity chinaware to improve the pro2fundity of electro - micro scope . By using t he met ho d of S TM , many new microscopy instruments and detection methods have been developed. These instruments are used in various regions and have different functions. Alt ho ugh t hey have different functions but t hey have t he same peculiarity of using t he probe to scan the surface of sample . Scientist s induce all t he se instruments together and call them Scanning Probe Micro scope . This paper discusses the features and cha rac2teristicsof the family members of SPM such as atomic force micro scope , close field optic micro scope and trajectory electron emission microscope .Key words : scanning probe micro scope (S TM ) ; atomic force micro scope ; Scanning mea r - field optical micro scope ; bal2Listic electron emission micro scope1 原子力显微镜(Atomic Force Micro scope ,A FM)我们曾指出S TM 只能得到导体和半导体的图像, 而对绝缘体则力不从心了。
文献综述：电化学扫描隧道显微镜在表面科学中的应用
文献综述：电化学扫描隧道显微镜在表面科学中的应用电化学扫描隧道显微镜（ECSTM）在表面科学中的应用电化学扫描隧道显微镜（ECSTM）是一种在表面科学领域中广泛应用的先进技术。
它利用扫描隧道显微镜（STM）的基本原理，结合电化学技术，实现了对表面形貌和电子态的高分辨率成像。
ECSTM的工作原理主要基于隧穿效应。
当一个极细的尖针接近样品表面，当针尖和样品表面靠得很近，即小于1纳米时，针尖头部的原子和样品表面原子的电子云发生重叠。
此时若在针尖和样品之间加上一个偏压，电子便会穿过针尖和样品之间的势垒而形成纳安级10A的隧道电流。
通过控制针尖与样品表面间距的恒定，并使针尖沿表面进行精确的三维移动，就可将表面形貌和表面电子态等有关表面信息记录下来。
ECSTM的主要功能和用途包括：1. 描绘表面三维的原子结构图：ECSTM能够以高分辨率成像表面的形貌和电子态，从而揭示表面的原子结构和排列。
这对于研究表面的物理化学性质、催化反应机制以及表面工程等领域具有重要意义。
2. 在纳米尺度上研究物质的特性：ECSTM可以用于研究纳米尺度的物质特性，如纳米颗粒的形貌、尺寸分布以及表面修饰等。
这对于理解纳米材料的性质和应用潜力具有重要意义。
3. 实现对表面的纳米加工：利用ECSTM，可以对表面进行纳米尺度的加工，如直接操纵原子或分子，完成对表面的刻蚀、修饰以及直接书写等。
这对于纳米制造、纳米电子学等领域具有重要意义。
在具体应用方面，ECSTM已经被广泛应用于各种表面科学领域的研究。
例如，在催化剂研究领域，ECSTM被用于研究催化剂表面的形貌和电子态，揭示催化反应的机制和活性位点的分布。
在材料科学领域，ECSTM被用于研究材料的表面结构和性质，探索材料的合成、加工和性能之间的关系。
总的来说，电化学扫描隧道显微镜（ECSTM）作为一种先进的表面科学成像技术，在揭示表面形貌、电子态以及实现表面纳米加工等方面具有广泛的应用前景。
随着技术的不断发展和完善，ECSTM将在未来为表面科学领域的研究和应用提供更多的可能性。
扫描电子显微镜样品制备技术综述
扫描电子显微镜样品制备技术韩玉泽扫描电子显微镜样品制备技术扫描电镜所收集的主要是电子束照射在样品上所产生的二次电子,一般扫描电镜图象均为二次电子图象.由于扫描电镜具有高分辨率,景深长等特点,故其图象层次丰富,立体感强,可显示细胞和组织的三维结构形貌,故广泛应用于生物样品表面及其断面的微细结构观察.近年来,扫描电镜所取得的迅速发展表明,仪器本身性能如分辨力和多功能等的不断提高固然重要,但样品制备技术的改良和日趋完善,对扫描电镜的应用与发展确实起到了积极促进作用,因此样品制备的质量,是直接决定扫描电镜能否发挥最佳性能并排除理想图片的关键所在.所以,自1966 年第一台商品扫描电镜诞生以来,扫描电镜样品制备技术问题,一直是电镜工作者们苦心钻研,不断创新的一个重要领域扫描电镜生物样品制备的基本要求生物样品与金属﹑矿物材料不同,它具有质地柔软,容易变形﹑导电性能差﹑二次电子发射率底以及含水量多(有的含水可达80％以上)等特点.因此,在对于高真空状态下的生物针对生物样品的特殊性,在进行扫描电镜样品制备时,一般要掌握以下原则:(一)每一操作过程,都应注意防止对样品的污染和损伤,使被观察的样品尽可能地保持原有的外貌及微细结构.(二)去除样品内水份,以利于维持扫描电镜的真空度和防止对镜(三)降低样品表面的电阻率,增加样品的导电性能,以提高二次电子发射率,建立适当的反差和减少样品的充放电效应.(四)无论观察组织细胞的表面或内部微细构造,都应注意确认和保护样品的观察面.二、SEM生物样品制备的基本操作程序在SEM生物样品制备过程中，除比较坚硬的组织（如骨骼、牙齿、指甲、毛发，贝壳、昆虫及某些植物样品）需要采用某些特殊制备技术者（如管道铸型扫描、低电压观察法等）以外，一般生物组织均需要经过取材、清洗、固定、脱水、干燥及金属镀膜等基本程序处理以后，才能进行SEM观察。
SEM生物样品制备的基本程序（一）取材SEM样品的取材，与透射电镜的超薄切片法一样，是整个样品制备过程中的关键步骤之一。
扫描电子显微镜在纳米材料研究中的应用
扫描电子显微镜在纳米材料研究中的应用摘要：笔者简要介绍了扫描电子显微镜(SEM)的工作原理及其特点，详细阐述了荷电效应、像散对纳米材料成像的影响及解决方法，讨论了加速电压、物镜光栅、工作距离等SEM测试条件之间的相互作用关系及对纳米材料表面形态图像清晰度的影响。
关键词：扫描电子显微镜荷电效应像散加速电压1.引言自20世纪80年代人们开始研究纳米材料以来，由于其颗粒尺寸的细微（10～100nm），使其具有许多其它材料所不具备的优异性能，如特有的表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，现已成为材料学研究中的热点。
纳米材料独特的物理化学性质主要源于它的超微尺寸及超微结构。
因此对纳米材料表面形态的观察成为对其研究和应用的基础，目前该领域的检测手段和表征方法可以使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜（TEM）、扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)等技术。
扫描电子显微镜(SEM)在纳米级别材料的形貌观察和尺寸检测方面依靠其高分辨率，良好的景深简易的操作等优势被大量采用。
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等，其成像质量的好坏受多种因素的影响，包括样品的前期处理、SEM自身性能的制约等。
本文就如何利用SEM观测高清晰度的纳米薄膜材料进行了详细的阐述，包括对荷电效应、像散对纳米薄膜材料成像的影响和解决方法以及加速电压、物镜光栏、工作距离等SEM测试条件之间的相互作用关系及对纳米薄膜材料表面形态图像清晰度的影响，为提高SEM在纳米材料表面形态的成像质量起到抛砖引玉的作用。
2.SEM的工作原理及特点扫描电子显微镜（ScanningElectronMicroscope），简称SEM，是一种大型的分析仪器，主要功能是对固态物质的形貌显微分析和对常规成分的微区分析，广泛应用于化工、材料、医药、生物、矿产、司法等领域，它是由电子光学系统和显示系统组成。
材料分析中的扫描电子显微镜技术
材料分析中的扫描电子显微镜技术材料科学作为一门重要的研究领域，广泛应用于各个行业。
其基本原理是通过对材料的物理性质和结构进行研究，以提高材料的性能和功能。
在材料分析中，扫描电子显微镜（SEM）技术是一种非常重要的工具，能够提供高分辨率和大深度的观察和分析。
扫描电子显微镜是一种应用电子束技术的显微镜，其工作原理是通过聚焦的电子束扫描待观察的材料表面，然后通过探测器捕捉并记录反射的电子束信号。
与传统光学显微镜相比，SEM具有更高的分辨率和更大的深度。
它可以观察到材料的表面形貌、形状和大小，并提供其它有关材料结构和成分的信息。
SEM技术在材料科学中的应用非常广泛。
首先，它可以用来观察和分析材料的表面形貌和结构。
通过SEM观察材料的表面形貌，我们可以了解材料的纹理、孔隙结构和表面粗糙度等特征。
这对于研究材料的界面性质、材料的耐磨性和材料与环境的相互作用具有重要意义。
此外，SEM还可以提供材料的成分分析。
通过利用扫描电子显微镜上的能谱仪，我们可以获取X射线能谱信息，进而分析材料的元素组成和含量。
这对于材料的合成、纯度和混杂物含量的研究非常重要。
同时，SEM技术还可以通过电子束与材料的相互作用，提供对材料电荷分布、晶体结构和缺陷等性质的观察和分析。
扫描电子显微镜技术的应用不仅局限于材料科学领域。
在生物学、医学和环境科学等其他领域，SEM也发挥着重要作用。
在生物学中，SEM可以用来观察和分析生物细胞、组织和微生物的形态特征。
在医学中，SEM可以用于研究病毒、细菌和肿瘤细胞的形态、结构和成分。
在环境科学中，SEM可以用来观察和分析大气颗粒、水质颗粒和土壤颗粒等微观颗粒的形貌和成分，从而帮助我们研究环境中的污染物和微观生物。
尽管SEM技术在材料科学和其他领域中得到广泛应用，但它并非没有一些限制。
首先，SEM技术对样品的制备要求较高，样品需要进行表面处理和真空吸附，以确保电子束的穿透性和样品的稳定性。
此外，SEM分析所需的仪器和设备也相对昂贵，对于一些小型研究实验室来说可能存在一定的经济压力。
扫描电子显微镜原理及发展综述
扫描电子显微镜原理及发展综述近年来，随着科技的不断进步，扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）在材料科学、生物学、医学等领域发挥着越来越重要的作用。
本文将对扫描电子显微镜的原理及其发展进行综述，探讨其在科学研究中的应用前景。
一、扫描电子显微镜的原理扫描电子显微镜是一种利用电子束来观察样品表面形貌和成份的显微镜。
其原理基于电子的波粒二象性，通过加速电子并聚焦形成电子束，然后通过扫描线圈控制电子束在样品表面上的挪移，利用样品表面与电子束之间的相互作用产生的信号来获取样品的形貌和成份信息。
二、扫描电子显微镜的发展历程扫描电子显微镜的发展可以追溯到20世纪50年代。
最早的扫描电子显微镜使用热阴极发射电子，但存在发射不稳定、寿命短等问题。
随着冷阴极发射电子技术的发展，扫描电子显微镜的性能得到了极大的提升。
此外，扫描电子显微镜的分辨率也随着电子光学系统的改进而不断提高，从最初的几十纳米到目前的亚纳米甚至更小。
三、扫描电子显微镜的应用1. 材料科学领域扫描电子显微镜可以对材料的微观结构进行观察和分析，对材料的组织、晶体结构、表面形貌等进行研究。
这对于材料的研发和改进具有重要意义，特别是在纳米材料和薄膜材料研究中更加突出。
2. 生物学领域扫描电子显微镜在生物学领域的应用也非常广泛。
它可以观察细胞、细胞器、细菌等微观生物结构，匡助研究者深入了解生物体的形态和功能。
此外，扫描电子显微镜还可以用于病毒研究、药物纳米载体的观察等领域。
3. 医学领域扫描电子显微镜在医学领域的应用主要集中在病理学和解剖学研究中。
通过对病理标本的观察，可以更加准确地判断病变类型和程度，为临床诊断提供重要依据。
此外，扫描电子显微镜还可以用于人体组织工程和人工器官的研究。
四、扫描电子显微镜的发展趋势随着科技的不断进步，扫描电子显微镜的发展也呈现出一些新的趋势。
首先，分辨率将进一步提高，有望达到亚埃级甚至更小。
论文-电子显微镜技术发展综述
电子显微镜技术发展综述12中医五1班姚子昂20120121043摘要：本文论述了电子显微镜的发展现状及历史，介绍了目前较为先进的数种电子显微镜的结构、原理以及其在生物学领域的应用情况，并对其在组织学研究中的应用进行探讨。
关键词：电子显微镜；组织学研究引言：显微技术是一门对于物质微小区域进行化学成分分析、显微形貌观察、微观结构测定的一门专门的显微分析技术。
20世纪30年代，透射电子显微镜（TEM）的发明标志着电子显微技术的诞生，人们可以进一步地研究物质的超微结构。
电子显微技术在普通光学显微技术基础上进一步拓宽了人们的观测视野，在各个领域发挥了重要的作用，被广泛应用于科学领域。
在生物学研究领域，电子显微技术推进了组织学，细胞生物学，分子生物学等学科的发展，因而具有不可替代的崇高地位。
一、电子显微镜技术1.1电子显微镜的定义与组成电子显微镜，简称电镜，是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器[1]电子显微镜由镜筒、真空装置和电源柜三部分组成。
镜筒主要有电子源、电子透镜、样品架、荧光屏和探测器等部件，这些部件通常是自上而下地装配成一个柱体。
①电子透镜：用来聚焦电子，是电子显微镜镜筒中最重要的部件。
一般使用的是磁透镜，有时也有使用静电透镜的。
它用一个对称于镜筒轴线的空间电场或磁场使电子轨迹向轴线弯曲形成聚焦，其作用与光学显微镜中的光学透镜（凸透镜）使光束聚焦的作用是一样的，所以称为电子透镜。
光学透镜的焦点是固定的，而电子透镜的焦点可以被调节，因此电子显微镜不象光学显微镜那样有可以移动的透镜系统。
现代电子显微镜大多采用电磁透镜，由很稳定的直流励磁电流通过带极靴的线圈产生的强磁场使电子聚焦。
②电子源：是一个释放自由电子的阴极，栅极，一个环状加速电子的阳极构成的。
阴极和阳极之间的电压差必须非常高，一般在数千伏到3百万伏之间。
它能发射并形成速度均匀的电子束，所以加速电压的稳定度要求不低于万分之一。
简述扫描电子显微镜(SEM)
简述扫描电子显微镜（SEM）
扫描电子显微镜（SEM）是1965年发明的较现代的细胞生物学研究工具，主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态，即用极狭窄的电子束去扫描样品，通过电子束与样品的相互作用产生各种效应，其中主要是样品的二次电子发射。
二次电子能够产生样品表面放大的形貌像，这个像是在样品被扫描时按时序建立起来的，即使用逐点成像的方法获得放大像。
扫描电镜的结构主要包括：
1.真空系统和光源系统；
2.电子光学系统——电子强、电磁透镜、扫描线圈、样品室；
3.信号放大系统。
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。
扫描电镜的应用范围是：
1.生物——种子、花粉、细菌……
2.医学——血球、病毒……
3.动物——大肠、绒毛、细胞、纤维……
4.材料——陶瓷、高分子、粉末、金属、金属夹杂物、环氧树脂……
5.化学、物理、地质、冶金、矿物、污泥（杆菌）、机械、电机及导电性样品，如半导体(IC、线宽量测、断面、结构观察……）电子材料等。
主流厂家：
美国FEI（赛默飞）——Apreo SEM扫描电镜
德国蔡司——EVO MA 25/LS 25
日本日立——TM4000、SU8220，SU8230，SU8240日本电子——JSM-7900F 热场发射扫描电子显微镜捷克TESCAN——S8000系列
韩国COXEN——CX-200系列
中科院KYKY——KYKY-2800系列。
扫描中国电子显微镜行业发展现状及趋势分析
扫描中国电子显微镜行业发展现状及趋势分析一、行业综述1、定义扫描电子显微镜（SEM）简称为扫描电镜，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。
根据我国SEM的研制过程，可将其SEM发展历程大致分为4个阶段：自行设计研制期、技术消化引进期、自主研发集中期、自主研发放缓期。
扫描电子显微镜工作原理扫描电子显微镜工作原理资料来源：公开资料，产业研究院整理2、发展历程根据我国SEM的研制过程，可将其SEM发展历程大致分为4个阶段：自行设计研制期、技术消化引进期、自主研发集中期、自主研发放缓期。
中国扫描式电子显微镜行业发展历程中国扫描式电子显微镜行业发展历程资料来源：公开资料，产业研究院整理相关报告：产业研究院发布的《2023-2028年中国扫描电子显微镜市场竞争格局及投资前景展望报告》二、产业链扫描式电子显微镜行业上游主要包括电子元器件、光学仪器产品及其他配件。
扫描式电子显微镜主要应用于主要用于纺织、化工、印染、仪器仪表、材料分析、教学科研等许多领域。
扫描电子显微镜产业链扫描电子显微镜产业链资料来源：公开资料，产业研究院整理三、全球行业发展现状1、全球电子显微镜市场规模电子显微镜可以运用到生活、科研的各个领域，不断为人们提供生活和科研的方便。
据统计，全球电子显微镜市场规模逐年攀升，由2018年的25.27亿美元增至至2021年的29.26亿美元，2021年同比增长5.86%，预计截至2022年全球电子市场规模将达到30.96亿美元。
2018-2022年全球电子显微镜市场规模及增速情况2018-2022年全球电子显微镜市场规模及增速情况资料来源：公开资料，产业研究院整理2、全球扫描电子显微镜市场规模据统计，2020年全球扫描电子显微镜市场规模达到20.5亿美元，同比增长3.27,，2017年到2020年市场规模复合增长率为4%，市场规模稳定出现增长。
扫描电子显微镜原理及发展综述
课程报告题目：扫描电子显微镜原理及发展综述姓名：学院：专业：学号：课程老师：提交时间：扫描电子显微镜作为一种有效的显微结构分析仪器，可以对各种材料进行多种形式的表面的观察与分析。
它具有分辨率高、景深长、成像富有立体感等优点。
利用扫描电镜的图像研究法分析显微结构，其内容丰富、方法直观。
随着现代生活对新型材料的需求不断增长，扫描电子显微镜技术在新型材料学科领域中的应用也日益广泛。
本文主要介绍扫描电子显微镜的工作原理、结构特点以及发展应用情况，并对当前扫描电镜发展方向进行总结与评析。
关键字：扫描电子显微镜，工作原理，SEM结构组成，应用,发展方向第一章前言1.1 显微镜的分类为了了解和研究自然现象，通常开始是用人的肉眼进行观察的。
但是，人肉眼的观察能力是有限的，它能分辨的最小距离只能达到0.2mm左右。
为了把人的视力范围扩大到微观领域，就必须借助于一种观察仪器，把微观形貌放大几十倍到几十万倍，以适应人眼的分辨能力。
我们把这类仪器称为显微镜。
根据照明源的性质、照明方式以及从被观察对象所收回信息的性质和对信息的相应放大处理方法，通常可以分为光学显微镜、透射电子显微镜、场发射电子显微镜和扫描电子显微镜等。
常用的各种显微镜类型如表1-1所示。
表1-1 常用显微镜类型1.2 扫描电子显微镜的性能及基本分析技术关于光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜的主要性能比较如表1-2所示。
表1-2 各类显微镜性能的比较同其它方式的显微镜比较，SEM具有如下特点[6]：（1）能直接观察大尺寸试样的原始表面。
其能够直接观察尺寸可大到直径为100mm，高50mm，或更大尺寸的试样，对试样的形状没有任何限制，粗糙表面也能观察。
（2）试样在样品室中可动的自由度非常大。
其它方式显微镜的工作距离通常只有2～3mm，故实际上只允许试样在两度空间内运动。
但在SEM由于工作距离大，焦深大，样品室的空间也大，这对观察不规则形状试样的各个区域细节带来无比的方便。
[论文]扫描电子显微镜
![[论文]扫描电子显微镜](https://img.taocdn.com/s3/m/621e45f85ff7ba0d4a7302768e9951e79b8969f5.png)
扫描电子显微镜（SEM）绪言扫描电子显微镜是自上世纪60年代作为商用电镜面世以来迅速发展起来的一种新型的电子光学仪器。
由于它具有制样简单、放大倍数可调范围宽、图像的分辨率高、景深大等特点，故被广泛地应用于化学、生物、医学、冶金、材料、半导体制造、微电路检查等各个研究领域和工业部门。
1.扫描电子显微镜的工作原理扫描电镜是对样品表面形态进行测试的一种大型仪器。
当具有一定能量的入射电子束轰击样品表面时，电子与元素的原子核及外层电子发生单次或多次弹性与非弹性碰撞，一些电子被反射出样品表面，而其余的电子则渗入样品中，逐渐失去其动能，最后停止运动，并被样品吸收。
在此过程中有99%以上的入射电子能量转变成样品热能，而其余约1%的入射电子能量从样品中激发出各种信号。
如图1所示，这些信号主要包括二次电子、背散射电子、吸收电子、透射电子、俄歇电子、电子电动势、阴极发光、X射线等。
扫描电镜设备就是通过这些信号得到讯息，从而对样品进行分析的。
图1 入射电子束轰击样品产生的信息示意图SEM的电子成像原理包括二次电子成像(SEI)、背散射电子成像(BEI)和吸收电子成像。
二次电子成像(SEI)中入射电子与样品相互作用后，使样品原子较外层电子（价带或导带电子）电离产生的电子，称二次电子。
二次电子能量比较低，仅在样品表面5nm－10nm的深度内才能逸出表面。
二次电子象是表面形貌衬度，它是利用对样品表面形貌变化敏感的物理信号作为调节信号得到的一种象衬度。
二次电子像分辨率比较高，所以适用于显示形貌衬度。
二次电子的产生额与入射电子束能量及入射电子束角度有关。
背散射电子成像(BEI) 用背散射电子信号进行形貌分析，其分辨率远比二次电子低，因为背散射电子是在一个较大的作用体积内被入射电子激发出来的，成像单元变大是分辨率降低的原因。
背散射电子信号随原子序数Z的变化比二次电子的变化显著的多，因此图像应有较好的成分衬度。
图2是含镍材料的SEI图像和BEI图像。
扫描电子显微镜 (SEM)介绍
扫描电子显微镜(SEM)介绍(SEM)扫描电子显微镜的设计思想和工作原理，早在1935年便已被提出来了。
1942年，英国首先制成一台实验室用的扫描电镜，但由于成像的分辨率很差，照相时间太长，所以实用价值不大。
经过各国科学工作者的努力，尤其是随着电子工业技术水平的不断发展，到1956年开始生产商品扫描电镜。
近数十年来，扫描电镜已广泛地应用在生物学、医学、冶金学等学科的领域中，促进了各有关学科的发展。
目录扫描电镜的特点扫描电镜的结构工作原理扫描电镜的特点和光学显微镜及透射电镜相比，扫描电镜SEM（Scanning Electron Microscope）具有以下特点：(一) 能够直接观察样品表面的结构，样品的尺寸可大至120mm×80mm×50mm。
(二) 样品制备过程简单，不用切成薄片。
(三) 样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转，因此，可以从各种角度对样品进行观察。
(四) 景深大，图象富有立体感。
扫描电镜的景深较光学显微镜大几百倍，比透射电镜大几十倍。
(五) 图象的放大范围广，分辨率也比较高。
可放大十几倍到几十万倍，它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。
分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间，可达3nm。
(六) 电子束对样品的损伤与污染程度较小。
(七) 在观察形貌的同时，还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析。
扫描电镜的结构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。
页岩气样品的扫描电子显微镜分析方法综述
较少 （ 图 １ 一 Ｃ ） 。
（ ２ ）粒 间溶孔 、粒 内溶孔是岩石 中的次生孔 隙，较 常 见 ， 是 泥 页 岩 受溶 蚀 作 用 形 成 的 。 溶 蚀 孔 隙 的形 状 不 规 则 ， 般 成群 发 育 ， 其特 点 是 孔 隙 壁 呈 曲线 ， 表面较光滑（ 图 １ － ｄ 、 ｆ 、 ｇ ） 。粒 间 溶 孔 一 般 大 小 不 等 ，从 微 米 到 纳 米 级 均 有 发 育 ； 粒 内溶孔 多发 育在石英 、方解石和 白云石等易溶矿 物的表面 （ 图 卜ｅ ） ， 其 大 小 与 矿 物 大 小 及 受 溶蚀 程度 正相 关 。 （ ３ ）有 机 质 孔 是 指 有 机 质 内 的孔 隙 ，主 要 呈 圆 形 、椭 圆形或不规则状 ，大小在 １ ｌ ｉ ｍ以下 （ 图 卜ｊ ） 。一般认 为有 机质 孔主 要受热演化程 度的控制 ，随着 热演化程度 的增加 ， 有机质转化成烃类 ，从而产生有机质孔 。韩辉等 （ ２ ０ １ ３ ）发
近年来随着非常规油气资源勘 探和 开发 的不 断发 展，页 岩气 已逐渐成为未来能源 的主 要形 式之 一。由于页岩 气储 层 具有特殊性 、复杂 性，勘探开发技术 方面存在 的不成 熟性 ， 研 究评 价规 范和 测试 标准 的不 统一性 的特 点，致使 目前我们 对 页岩 储 层 外貌 形态 、孔 隙 结 构特 征等 方面 的系 统研 究较 少 ， 从而使我们对页岩储层特征 的认识 尚浅 ，这必然会影 响到对 页 岩 气 资源 的勘 探 与 评 价 。 ２ ０ １ １年， 邹才能利用场发射扫描 电镜首 次在 中国油气储 层发现纳米孔 隙的存在 ，而最近兴起的氩离子抛光技术，能 够进一步揭示页岩 内部纳米级孔 隙的真实形貌 。这些技术 的 兴 起 能 够 为 研 究页 岩 气 的成 藏 机 理 、运 移 规 律 ， 以及 为 将 来 的勘探开发提供可靠 的依据 。 １样 品制备 主要包括洗油 （ 含油样品 ） 、选取观察面、上桩 、干燥 、 除尘、镀膜几项步骤 。 其 中，选观 察面时要注意把具有代表性 、平整的新鲜断 面作为观察面 。 由于页岩大多具有特 殊的层理 （ 页理 ） 构造 ， 观 察 面 的选 取 具 有 一 定 的 方 向性 。焦淑 静等 （ ２ ０ １ ２ ）对 页 岩 平行层理方 向和垂直层理方 向分别做了 电镜观察发现，平行 层理方 向观察 ，有机质及矿物质分布无规律 ；垂直层理方 向 观察 ，有机质及 矿物质有一 定的方向性 ，多呈条 带状分布 ， 比平行解理取样方法 ，观 察到 的有机质数 目更多 ，并能观察 到较多层理间裂隙 。两种取样方法分别反应 了页岩不 同方 向 的结构特征，两种方法相 结合 能更全面 、准确地反应页岩微 观 形貌 特 征 。 ２样品分析 ２ ． １显微形貌及结构特征 在较低倍数下，利用扫描 电镜二次 电子像可观察岩石表 面的显微形貌和结构特征，包括矿物分布情况 、碳质 分布 特 征 、裂 缝 分 布情 况等 等 。总 的来 说 ，岩 石 的 二 次 电子 像 可 直 观 的反映断面 内矿物及孔隙的整体 情况 。 ２ ． ２储集空间类型及特征 页 岩 气 的 生 烃 、 排烃 、运 移 、 聚集 和 保 存 ，全 部 在 烃 源 岩 内部 完 成 ， 页 岩 既 是烃 源岩 、储 层 ，也 是 盖 层 。页 岩 （ 泥 岩） 中的微孔 隙、 微裂 隙是页岩气重要储存 空间与流通通道 ， 通 过 扫 描 电子 显 微 镜 可 以对 这 些 微 裂 隙 的 微 观 结 构 进 行 直 观 观察，进 一步了解 孔隙的大小、形态 、发 育程度等 。 目前尚无页岩气 统一的孔 隙类 型划分标准 ，国家标准油 气 储层砂 岩样 品扫描 电子 显微镜分 析方法 中将孔 隙分为 粒 间孔 隙、粒 内孔 隙、铸模孔 隙、晶 间孔隙、胶结物 内孔隙及 溶孔 、微裂缝 ；焦淑静等将页岩中的孔隙分为基质 内孔隙及 裂 隙，有机质 内孔 隙和粘土矿物颗粒间孔隙等 ；应风祥等将 孔 隙按 大小划分 为 ５级；邹才能利用场 发射 扫描 电镜把油气 储 层 中 的孔 隙进 一步 划 分 为微 米 级 孔 隙和 纳 米 级 孔 隙 。 本 文总结前 人经验 ，结合实际生产工作需要 ，将 泥页岩 中的孔 隙主要分 为： 粒 间孔 、 粒 内孔、 粒 间溶孔 、 粒内溶孔 、 有 机 质 内孔 、铸 模 孔 及 微 裂 缝 。 （ １ ）粒 间 孔 及 粒 内孔 是泥 页 岩 中 的原 生 孑 Ｌ 隙 。 粒 间 孔 是矿物颗粒 或晶体之 间的孔 隙 （ 图 １ － ａ 、ｂ ） ，随着埋深的增 加减 小的很 快。粒间孔隙的大小通 常跟矿物颗粒 的大 小呈 正 比，一般来 说，矿物颗粒越大 ，其粒间孔越大。粒内孔一般
常规扫描电子显微镜的特点和发展
常规扫描电子显微镜的特点和发展一、本文概述本文旨在全面探讨常规扫描电子显微镜（SEM）的特点及其发展历程。
扫描电子显微镜作为一种重要的分析技术，已在材料科学、生物学、地质学等众多领域发挥着不可或缺的作用。
本文将首先介绍扫描电子显微镜的基本原理和构造，然后详细阐述其独特的优点和应用范围，包括高分辨率成像、样品制备简单、多元素分析等。
随后，本文将回顾扫描电子显微镜的发展历程，从早期的技术瓶颈到现代的先进设备，以及其在科技进步中扮演的重要角色。
本文还将展望扫描电子显微镜的未来发展趋势，包括更高分辨率、更快速度和更广泛的应用领域。
通过本文的阐述，读者将能够深入了解扫描电子显微镜的特点和发展，以及其在科学研究和技术进步中的重要作用。
二、常规扫描电子显微镜的特点常规扫描电子显微镜（SEM）是一种广泛应用于材料科学、生物学、地质学等多个领域的重要分析工具。
其特点主要体现在以下几个方面：高分辨率：SEM能够提供高分辨率的图像，使得研究者能够观察到纳米级别的微观结构。
这使得SEM在材料表面形貌、微观结构以及微观组织分析方面具有很高的实用价值。
大景深：与光学显微镜相比，SEM具有更大的景深，可以在三维空间中获取样品的表面形貌信息。
这使得SEM在观察复杂的三维结构时具有显著的优势。
样品制备简单：相对于透射电子显微镜（TEM），SEM的样品制备过程较为简单，不需要进行薄片制备，从而降低了操作难度和成本。
多功能性：SEM可以配备多种探测器，如能量散射光谱仪（EDS）、波谱仪（WDS）等，以实现形貌、成分和晶体结构的同时分析。
这种多功能性使得SEM成为一种强大的综合分析工具。
动态范围宽：SEM不仅可以观察静态的样品形貌，还可以通过配备特殊附件，如加热台、拉伸台等，来研究材料在不同条件下的动态行为。
然而，尽管SEM具有以上诸多优点，但也存在一些局限性，如对于不导电或导电性差的样品需要进行特殊处理，以及在高能电子束作用下，某些材料可能会发生表面效应等。
扫描电子显微镜文献综述
扫描电子显微镜的应用及其发展1前言扫描电子显微镜SEM(Scanning Electron Microscopy)是应用最为广泛的微观形貌观察工具。
其观察结果真实可靠、变形性小、样品处理时的方便易行。
其发展进步对材料的准确分析有着决定性作用。
配备上X射线能量分辨装置EDS (Energy Dispersive Spectroscopy)后，就能在观察微观形貌的同时检测不同形貌特征处的元素成分差异,而背散射扫描电镜EBSD（Electron Backscattered Diffraction）也被广泛应用于物相鉴定等。
2扫描电镜的特点形貌分析的各种技术中，扫描电镜的主要优势在于高的分辨率。
现代先进的扫描电镜的分辨率已经达到1纳米左右；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；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[1]。
低加速电压、低真空、环境扫描电镜和电子背散射花样分析仪的使用，大大提高了扫描电子显微镜的综合、在线分析能力；试样制备简单。
直接粘附在铜座上即可，必要时需蒸Au或是C。
扫描电镜也有其局限性,首先就是它的分辨率还不够高，也不能观察发光或高温样品。
样品必须干净、干燥，有导电性。
也不能用来显示样品的内部细节，最后它不能显示样品的颜色。
需要对扫描电镜进行技术改进，在提高分辨率方面主要采取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LaB6 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。
在扫描电镜成像过程中，影响图像质量的因素比较多，故需选择最佳条件。
例如样品室内气氛控制、图像参数的选择、检测器的选择以及控制温度的选择，尽可能将样品原来的面貌保存下来得到高质量电镜照片[2]。
3 扫描电镜的进展低压扫描电镜（LVSEM）是扫描电镜发展的新的方向，它可以直接观察绝缘样品而不会产生充电现象，而且电子能量小，穿透力弱，对样品的辐射损失小。
电子显微学
电子显微学文献综述电子显微镜的发明与发展二、电子显微镜的技术现状电子显微镜（简称电镜，EM）经过五十多年的发展已成为现代科学技术中不可缺少的重要工具。
我国的电子显微学也有了长足的进展。
电子与物质相互作用会产生透射电子，弹性散射电子，能量损失电子，二次电子，背反射电子，吸收电子，X射线，俄歇电子，阴极发光和电动力等等。
电子显微镜就是利用这些信息来对试样进行形貌观察、成分分析和结构测定的。
电子显微镜有很多类型，主要有透射电子显微镜（简称透射电镜，TEM）和扫描电子显微镜（简称扫描电镜，SEM两大类。
扫描透射电子显微镜（简称扫描透射电镜，STEM则兼有两者的性能。
为了进一步表征仪器的特点，有以加速电压区分的，如：超高压（1MV）和中等电压（200 —500kV）透射电镜、低电压（〜1kV）扫描电镜；有以电子枪类型区分的，如场发射枪电镜；有以用途区分的，如高分辨电镜，分析电镜、能量选择电镜、生物电镜、环境电镜、原位电镜、测长CD扫描电镜；有以激发的信息命名的，如电子探针X M线微区分析仪（简称电子探针，EPMA等［1］。
半个多世纪以来电子显微学的奋斗目标主要是力求观察更微小的物体结构、更细小的实体、甚至单个原子，并获得有关试样的更多的信息，如标征非晶和微晶，成分分布，晶粒形状和尺寸，晶体的相、晶体的取向、晶界和晶体缺陷等特征，以便对材料的显微结构进行综合分析及标征研究［1］。
近来，电子显微镜（电子显微学），包括扫描隧道显微镜等，又有了长足的发展。
材料的组织形貌观察，主要是依靠显微镜技术，光学显微镜是在微米尺度上观察材料的普及方法。
扫描电子显微镜与透射电子显微镜则把观察的尺度推进到纳米的层次。
场离子显微镜（FIM）、扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（SFM），克服了透射电子显微镜景深小、样品制备复杂等缺点，可以在三维空间达到原子分辨率。
近年来一种以X射线光电子能谱、俄歇电子能谱和低能离子散射谱仪为代表的分析系统，已成为从生物材料、高分子材料到金属材料的广阔范围内进行表面分析的不可缺少的工具之一［2］。
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扫描电子显微镜的应用及其发展1前言扫描电子显微镜SEM(Scanning Electron Microscopy)是应用最为广泛的微观形貌观察工具。
其观察结果真实可靠、变形性小、样品处理时的方便易行。
其发展进步对材料的准确分析有着决定性作用。
配备上X射线能量分辨装置EDS (Energy Dispersive Spectroscopy)后，就能在观察微观形貌的同时检测不同形貌特征处的元素成分差异,而背散射扫描电镜EBSD（Electron Backscattered Diffraction）也被广泛应用于物相鉴定等。
2扫描电镜的特点形貌分析的各种技术中，扫描电镜的主要优势在于高的分辨率。
现代先进的扫描电镜的分辨率已经达到1纳米左右；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；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[1]。
低加速电压、低真空、环境扫描电镜和电子背散射花样分析仪的使用，大大提高了扫描电子显微镜的综合、在线分析能力；试样制备简单。
直接粘附在铜座上即可，必要时需蒸Au或是C。
扫描电镜也有其局限性,首先就是它的分辨率还不够高，也不能观察发光或高温样品。
样品必须干净、干燥，有导电性。
也不能用来显示样品的内部细节，最后它不能显示样品的颜色。
需要对扫描电镜进行技术改进，在提高分辨率方面主要采取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LaB6 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。
在扫描电镜成像过程中，影响图像质量的因素比较多，故需选择最佳条件。
例如样品室内气氛控制、图像参数的选择、检测器的选择以及控制温度的选择，尽可能将样品原来的面貌保存下来得到高质量电镜照片[2]。
3 扫描电镜的进展低压扫描电镜（LVSEM）是扫描电镜发展的新的方向，它可以直接观察绝缘样品而不会产生充电现象，而且电子能量小，穿透力弱，对样品的辐射损失小。
它可以提高SEM分辨率问题，可以通过改善物镜设计，另一方面就是低压扫描电镜，将电子能量段划分，决定LVSEM的工作范围。
采用双光阑组成的浸没透镜中的静电场作为阻滞场，可以解决LVSEM的工作环境[3]。
场发射扫描电子显微镜( FESEM) 是现代显微分析的主要手段。
有良好的发射电流稳定度和优异的低压图像质量。
应用FESEM 的高分辨率和大景深，可以清楚地显示材料的表面和断面信息、分析材料的失效原因。
FESEM 有上下两个二次电子探测器，二次电子上探测器的分辨率较高、信噪比好; 二次电子下探测器采集角度小，图像立体感较强，且可以减少荷电现象。
此外，较二次电子下探测器而言，二次电子上探测器可以接受更多背散射信号，因此，上探测器采集的图像中成分信息量更大。
由于上下两个二次电子探测器的性能有所差异，在实际工作中需要根据不同的测试要求，灵活地选择二次电子探测器，以获得较好的扫描电镜图像［4］［5］［6］。
扫描电镜的发展还在于在其基础上发展的多种新型电子显微镜：如扫描透射电镜（STEM），分析电镜，扫描隧道显微镜（STM），扫描力显微镜（SFM）、弹道电子发射显微镜（BEEM）、扫描近场光学显微境（SNOM）。
4 扫描电镜的应用扫描电镜应用范围很广，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等，现代透射电镜能在原子和分子尺度直接观察材料的内部结构（高分辨像）；在对复杂成分材料开展形貌观察的同时，进行原位化学成分及相结构的测定与分析；也可以对结构复杂的金属等传统材料进行形貌观察、测定成分（定性定量分析）、微相表征、结构鉴定等多功能对照分析；还可以将图像观察、高分辨研究，EDS微区成分分析、会聚束衍射、选区电子衍射，衍衬分析等[7].扫描电镜运用于失效分析断裂失效为机械零件因断裂而产生的失效，其分类有塑性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、蠕变断裂失效，通过断口的形貌观察与分析，可以研究材料的断裂方式（穿晶、沿晶、解理、疲劳断裂等）与断裂机理，这是判断材料断裂性质和断裂原因的重要依据，特别是材料的失效分析中，断口分析是最基本的手段。
通过断口的形貌观察，还可以直接观察到材料的断裂源、各种缺陷、晶粒尺寸、气孔特征及分布、微裂纹的形态及境界特征等[8]。
采用扫描电子显微镜对收集在微孔滤膜上的颗粒进行分析，不仅可以观察微小颗粒的表面形貌，还可以与能谱仪配合进行颗粒粒径及数量的测量与统计，测试准确度高，因而在粒度分析领域具有不可替代的作用[9]。
5 扫描电镜（SEM）配合能谱仪（EDS）能谱仪(即X 射线能量色散谱仪)利用多道脉冲高度分析器把试样所产生的X射线谱按能量的大小顺序排列成特征峰谱，根据每一种特峰（特征峰谱的简称）所对应的能量来鉴定化学元素以及根据特峰的面积来进行元素含量的分析[10] [11]。
背散射扫描电镜（EBSD）背散射扫描电镜可广泛用于晶粒取向、微区织构、取向关系、惯习面测定及物相鉴定、应变分布测定、晶界性质研究和晶格常数等测定。
具有以下性能优势，首先是空间分辨率高，其次可以作块状样品的表面测定，最后EBSD方法所具有的高速(每秒钟可测定100个点)分析的特点及在样品上自动线、面分布采集数据点的特点已使该技术在晶体结构及取向分析上既具有透射电镜方法的微区分析的特点又具有X 光衍射(或中子衍射)对大面积样品区域进行统计分析的特点，且分析时间短，样品制备简单。
由于以上几方面的特点, EBSD 技术已在材料科学研究中得到广泛的应用[12] [13]。
6总结SEM作为常用的进行样品形貌分析的表征方法，被广泛应用于各个不同领域，包括无机非金属材料。
新烧制的陶瓷样品，在测得性能后，都想到要去观测其表面形貌，晶粒的构造，确定元素的分布与含量，而得到有用的结果，并对下一步的研究起指导性作用。
在其基础上发展的一些电镜，不仅可以改善图像结果，还附带其他测试作用。
相信随着科学的不断进步，可以有更精准，更清晰，更快速，更便宜方便的表征测试方法，在材料的测定中发挥更大的作用。
References【1】张国栋,材料研究与测试方法[M],北京,冶金工业出版社,2001【2】周广荣,扫描电镜图像最优条件的选择研究［J］,电子显微学报,2011-04 Vol. 30，No. 2【3】陈文雄, 徐军, 张会珍, 扫描电镜的最新发展---低电压扫描电镜( LVSEM) 和扫描低能电镜(SLEEM)［J］,电子显微学报2001 年20( 4)B258~ 262【4】周莹，王虎，吴伟，刘紫微，林初城，华佳捷,二次电子探测器选择对FESEM 图像的影响［J］,实验室研究与探索,Jul.2012 Vol．31 No．7【5】Heli Koivuluoto , Mari Honkanen, Petri Vuoristo Cold-sprayed copper and tantalum coatings — Detailed FESEM and TEM analysis［J］,Surface &Coatings Technology 204 (2010) 2353–2361【6】M. Kazeminezhad, A. Karimi Taheri Applicability of the FSEM for analyzing wire flat rolling process ［J］,Engineering Computations, Vol. 23 Iss: 5 pp. 515 – 524【7】熊涛，王世森，李德发，洪君，梁宝珠,热模拟和电镜在材料研究中的运用［J］,金属材料与冶金工程Aug 2012 Vol.40 No.4【8】石祝竹，莫煜.,扫描电镜（SEM）在失效分析中的应用［J］,Equipment Manufactring Technology No.11，2011【9】熊丽媛,扫描电子显微镜在粒度分析中的应用［J］,研究与开发,20102-07 080-083【10】Ana Isabella Arruda Meira Ribeiro1, Darlene Cristina Ramos Eloy Dantas1, José Wrban Garcia da Silva,Gymenna Maria Tenório Guênes, Rodivan Braz,Alessandro Leite Cavalcanti Influence of Application Time of Antioxidant onthe Deproteinized Dentin: A SEM/EDS Study［J］,Acta StomatolCroat.2011;45(2):93-99【11】D. Kakas, L. Kovacevis, P. Terek, D. Krumes, Z. Kolumbis ,Use of SEM and EDS analysis in the investigation of Al-Si-Cu piston alloy cast porosity［J］,ISSN 0543-5846 METABK 48(3) 171-174 (2009)【12】刘庆,电子背散射衍射技术及其在材料科学中的应用［J］,中国体视学与图像分析, 2005年第10卷第4期【13】M. Godec, B. Sustarsic, M. Jenko ,A high-magnification EBSD Mapping analysis of Fe–Si–B powder particles［J］,ISSN 0543-5846 METABK 47(1) 9-12 (2008)。