扫描电镜的结构原理及图像衬度观察.
扫描电子显微镜的结构原理和功能用途
扫描电子显微镜的结构原理和功能用途扫描电镜简介电子源发射的电子束经过电磁透镜的电子光学通路聚焦，电子源的直径被缩小到纳米尺度的电子束斑，与显示器扫描同步的电子光学镜筒中的扫描线圈控制电子束，在样品表面一定微小区域内，逐点逐行扫描。
电子束与样品相互作用，从样品中发射的具有成像反差的信号，由一个适当的图像探测器逐点收集，并将信号经过前置放大器和视频放大器,用调制解调电路调制显示器上相对应显示像素的亮度，形成我们人类观察习惯的，反映样品二维形貌的图像或者其他可以理解的反差机制图像。
由于图像显示器的像素尺寸远远大于电子束斑尺寸，（0.1mm/1nm=100,000倍）而且显示器的像素尺寸小于等于人类肉眼通常的分辨率，这样显示器上的图像相当于把样品上相应的微小区域进行了放大。
通过调节扫描线圈偏转磁场，可以控制电子束在样品表面扫描区域的大小，理论上扫描区域可以无限小，但可以显示的图像有效放大倍数的限度是扫描电镜分辨率的限度。
模拟图像扫描系统：样品上每个像素模拟信号直接调制阴极射线管对应显示像素的亮度，由于生成一幅高质量图像一般需要数秒或者数十秒/帧，所以模拟电镜使用慢余辉显像管终端显示一幅活图像，为了便于在显像管上观察图像，需要暗室，操作者可按照一定规程调整仪器参数，如图像聚焦，移动样品台搜索感兴趣区域，调节放大倍数，亮度对比度，消象散等从而获得最佳的图像质量。
模拟图像输出采用高分辨照相管，用单反相机直接逐点记录在胶片上，然后冲洗相片。
自1985年以来，模拟图像电镜已经被数字电镜取代。
数字图像扫描系统：样品上每个像素发出的成像信号，被图像探测器探测器后，经过前置放大器，和视频放大器放大，直接进行信号数字化，然后存储在图像采集卡的帧存器，形成数字图像数据，图像数据可被电镜操作软件读取，操作者在图形交互界面（GUI)上对图像进行调整控制，并把调整好的数字图像存储在计算机中硬盘中。
模拟控制是控制信号不经过计算机软件,直接由操作台按键旋钮等对执行机构进行控制,属于人工手动控制,控制精度由操作者观察仪表盘的变化决定.例如高压电源,扫描线圈,探测器电源,电子枪控制，磁透镜控制,样品台的运动控制等等。
实验五 扫描电子显微镜的结构原理及图像衬度观察
实验五扫描电子显微镜的结构原理及图像衬度观察一、实验目的1．了解扫描电镜的基本结构和工作原理。
2．通过实际样品观察与分析，明确扫描电镜的用途。
二、基本结构与工作原理简介扫描电镜利用细聚电子束在样品表面逐点扫描，与样品相互作用产生各种物理信号，这些信号经检测器接收、放大并转换成调制信号，最后在荧光屏上显示反映样品表面各种特征的图像扫描电镜具有景深大、图像立体感强、放大倍数范围大且连续可调、分辨率高、样品室空间大且样品制备简单等特点，是进行样品表面研究的有效工具。
扫描电镜所需的加速电压比透射电镜要低得多，一般约在1~30kV，实验时可根据被分析样品的性质适当地选择，最常用的加速电压约在20kV左右。
扫描电镜的图像放大倍数在一定范围内(几十倍到几十万倍)可以实现连续调整。
放大倍数等于荧光屏上显示的图像横向长度与电子束在样品上横向扫描的实际长度之比。
扫描电镜的电子光学系统与透射电镜有所不同，其作用仅仅是为了提供扫描电子束，作为使样品产生各种物理信号的激发源。
扫描电镜最常使用的是二次电子信号和背散射电子信号，前者用于显示表面形貌衬度，后者用于显示原子序数衬度。
扫描电镜的基本结构可分为六大部分，电子光学系统、扫描系统、信号检测放大系统、图像显示和记录系统、真空系统和电源及控制系统。
图5-1是扫描电镜主机构造示意图。
试验时将根据实际设备具体介绍。
这一部分的实验内容可参照教材内容，并结合实验室现有的扫描电镜进行，在此不作详细介绍。
三、扫描电镜图像衬度观察1．样品制备扫描电镜的优点之一是样品制备简单，对于新鲜的金属断口样品不需要做任何处理，可直接进行观察。
但在有些情况下需对样品进行必要的处理。
(1) 样品表面附着有灰尘和油污，可用有机溶剂(乙醇或丙酮)在超声波清洗器中清洗。
(2) 样品表面锈蚀或严重氧化，采用化学清洗或电解的方法处理。
清洗时可能会失去一些表面形貌特征的细节，操作过程中应该注意。
(3) 对于不导电的样品，观察前需在表面喷镀一层导电金属或碳，镀膜厚度控制在5~10nm 为宜。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种高分辨率的显微镜，利用电子束而非光线来观察样品表面的微观结构。
它能够提供比传统光学显微镜更高的分辨率和更大的深度信息，因此被广泛应用于材料科学、生物学、纳米技术等领域。
扫描电镜的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 电子源产生电子束：扫描电镜中的电子源通常采用热阴极发射电子的方式，如热丝或者热发射阴极。
当电子源受到加热时，电子会从阴极表面发射出来，形成电子束。
2. 加速和聚焦电子束：电子束经过加速电场，使其获得足够的能量。
然后，通过电磁透镜系统对电子束进行聚焦，以获得较小的束斑尺寸。
3. 样品表面的相互作用：将要观察的样品放置在扫描电镜的样品台上，并调整样品的位置和倾斜角度。
当电子束照射到样品表面时，它与样品中的原子和份子相互作用，产生多种信号。
4. 信号的检测和处理：样品与电子束相互作用后，会产生多种信号，包括二次电子、反射电子、散射电子、透射电子等。
这些信号被探测器捕捉，并转化为电信号。
5. 影像的生成和显示：电信号经过放大、转换和处理后，通过计算机系统生成样品的影像。
这些影像可以以黑白或者彩色的形式显示在显示器上，供操作者观察和分析。
扫描电镜相较于传统光学显微镜具有以下优势：1. 高分辨率：扫描电镜的分辨率通常可以达到纳米级别，远远高于传统光学显微镜的分辨率。
2. 大深度信息：扫描电镜可以提供样品表面的三维形貌信息，使观察者能够更全面地了解样品的结构。
3. 高放大倍数：扫描电镜可以实现高倍数的放大，使细微结构和纳米级粒子能够清晰可见。
4. 可观察多种样品：扫描电镜适合于观察各种不同性质的样品，包括金属、陶瓷、生物组织、纤维材料等。
5. 光学显微镜无法观察的细节：扫描电镜能够观察到光学显微镜无法分辨的细节，如纳米级的表面形貌、弱小的缺陷和晶体结构等。
然而，扫描电镜也存在一些限制和挑战：1. 样品制备要求高：扫描电镜对样品的制备要求较高，需要进行表面处理、金属涂覆或者冷冻等步骤，以确保样品的导电性和稳定性。
扫描电镜的结构、原理及其操作使用
扫描电镜的结构、原理及其操作使用一、实验目的•了解扫描电镜的工作原理及构造。
•初步学习Sirion200场发射扫描电镜的操作方法。
•利用二次电子像对断口形貌进行观察。
二、扫描电镜的构造优点：•景深长、图像富有立体感；•图像的放大倍率可在大范围内连续改变，而且分辨率高；•样品制备方法简单，可动范围大，便于观察；•样品的辐照损伤及污染程度较小；•可实现多功能分析。
二、扫描电镜的构造构成：•电子光学系统，包括电子枪、电磁透镜和扫描线圈等；•机械系统，包括支撑部分、样品室；•真空系统；•样品所产生信号的收集、处理和显示系统。
二、扫描电镜的构造图1Sirion 200扫描电镜外观照片二、扫描电镜的构造图2扫描电子显微镜构造示意图(a)系统方框图二、扫描电镜的构造图2扫描电子显微镜构造示意图(b) 电子光路图电子光学系统包括:•电子枪•电磁聚光镜•扫描线圈•光阑组件二、扫描电镜的构造•电子枪为了获得较高的信号强度和扫描像，由电子枪发射的扫描电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径。
常用的电子枪有三种：普通热阴极三极电子枪、六硼化镧阴极电子枪和场发射电子枪，其性能如表1所示。
二、扫描电镜的构造表1 几种类型电子枪性能比较二、扫描电镜的构造(a)热电子发射型电子枪(b)热阴极场发射电子枪图3 电子枪构造示意图二、扫描电镜的构造•电磁聚光镜其功能是把电子枪的束斑逐级聚焦缩小，因照射到样品上的电子束光斑越小，其分辨率就愈高。
扫描电镜通常都有三个聚光镜，前两个是强透镜，缩小束斑，第三个透镜是弱透镜，焦距长，便于在样品室和聚光镜之间装入各种信号探测器。
为了降低电子束的发散程度，每级聚光镜都装有光阑。
为了消除像散，装有消像散器。
•扫描线圈其作用是使电子束偏转，并在样品表面作有规则的扫动，电子束在样品上的扫描动作和在显像管上的扫描动作由同一扫描发生器控制,保持严格同步。
当电子束进入偏转线圈时，方向发生转折，随后又由下偏转线圈使它的方向发生第二次转折,再通过末级透镜的光心射到样品表面。
扫描电镜的结构原理及图像衬度观察.
扫描电镜的结构原理及图像衬度观察.实验四扫描电镜的结构原理及图像衬度观察⼀实验⽬的1 结合扫描电镜实物，介绍其基本结构和⼯作原理，加深对扫描电镜结构及原理的了解。
2选⽤合适的样品，通过对表⾯形貌衬度和原⼦序数衬度的观察，了解扫描电镜图像衬度原理及其应⽤。
3 利⽤⼆次电⼦像对断⼝形貌进⾏观察。
⼆实验原理1 扫描电镜基本结构和⼯作原理扫描电⼦显微镜利⽤细聚电⼦束在样品表⾯逐点扫描，与样品相互作⽤产⽣各种物理信号．这些信号经检测器接收、放⼤并转换成调制信号．最后在荧光屏上显⽰反映样品表⾯各种特征的图像。
扫描电镜具有景深⼤、图像⼤体感强、放⼤倍数范围⼤连续可调、分辨率⾼、样品室空间⼤且样品制备简单等特点，是进⾏样品表⾯研究的有效分析⼯具。
图4-1为扫描电镜结构原理⽅框图。
扫描电镜所需的加速电压⽐透射电镜要低得多，⼀般约在1—30kV、实验时可根据被分析样品的性质适当地选择，最常⽤的加速电压约在20kV左右。
扫描电镜的图像放⼤倍数在⼀定范围内，（⼏⼗倍到⼏⼗万倍)可以实现连续调整，放⼤倍数等于荧光屏上显⽰的图像横向长度与电⼦束在样品上横向扫描的实际长度之⽐。
扫描电镜镜的光光学系统与透射电镜有所不同，其作⽤仅仅是为了提供扫描电⼦束．作为使样品产⽣各种物理信号的激发源。
扫描电镜最常使⽤的是⼆电⼦信号和背散射电⼦信号，前者⽤于显⽰表⾯形貌衬度，后者⽤于显⽰原⼦序数衬度。
图4-1 扫描电镜结构原理⽅框图扫描电镜的基本结构可分为六⼤部分，电⼦光学系统、扫描系统、信号检测放⼤系统、图像显⽰和记录系统、真空系统和电源及控制系统。
这⼀部分的实验内容可参照教材（材料分析⽅法），并结合实验室现有的扫描电镜进⾏，在此不作详细介绍。
主要介绍两种扫描电镜Quanta环境扫描电⼦显微镜和场发射扫描电镜。
2表⾯形貌衬度原理及应⽤⼆次电⼦信号主要⽤于分析样品的表⾯形貌。
⼆次电⼦只能从样品表⾯层5—10nm 深度范围内被⼊射电⼦束激发出来，⼤于10nm时，虽然⼊射电⼦也能使核外电⼦脱离原⼦⽽变成⾃由电⼦，但因其能量较低以及平均⾃由程较短，不能逸出样品表⾯，最终只能被样品吸收。
扫描电镜显微分析
扫描电镜显微分析扫描电镜显微分析实验报告一、实验目的1、了解扫描电镜的基本结构和原理。
2、掌握扫描电镜试样的制备方法。
3、了解扫描电镜的基本操作。
4、了解二次电子像、背散射电子像和吸收电子像，观察记录操作的全过程及其在组织形貌观察中的应用。
二、实验内容1、根据扫描电镜的基本原理，对照仪器设备，了解各部分的功能用途。
2、根据操作步骤，对照设备仪器，了解每步操作的目的和控制的部位。
3、在老师的指导下进行电镜的基本操作。
4、对电镜照片进行基本分析。
三、实验设备仪器与材料Quanta 250 FEG 扫描电子显微镜四、实验原理（一）、扫描电子显微镜的基本结构和成像原理扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope,简称SEM）是继透射电镜之后发展起来的一种电子显微镜简称扫描电镜。
它是将电子束聚焦后以扫描的方式作用样品，产生一系列物理信息，收集其中的二次电子、背散射电子等信息，经处理后获得样品表面形貌的放大图像。
扫描电镜主要由电子光学系统；信号检测处理、图像显示和记录系统及真空系统三大系统组成。
其中电子光学系统是扫描电镜的主要组成部分，主要组成：电子枪、电磁透镜、光栏、扫描线圈、样品室等，其外形和结构原理如图1所示。
由电子枪发射出的电子经过聚光镜系统和末级透镜的会聚作用形成一直径很小的电子束，投射到试样的表面，同时，镜筒内的偏置线圈使这束电子在试样表面作光栅式扫描。
在扫描过程中，入射电子依次在试样的每个作用点激发出各种信息，如二次电子、背散射电子、特征X射线等。
安装在试样附近的探测器分别检测相关反应表面形貌特征的形貌信息，如二次电子、背散射电子等，经过处理后送到阴极射线管（简称CRT）的栅极调制其量度，从而在与入射电子束作同步扫描的CRT上显示出试样表面的形貌图像。
根据成像信号的不同，可以在SEM的CRT上分别产生二次电子像、背散射电子像、吸收电子像、X射线元素分布图等。
本实验主要介绍的二次电子像和背散射电子像。
实验十一 扫描电子显微镜结构、成像原理与显微组织观察---实验样品待定需要补充内容
实验十一、扫描电子显微镜(SEM)结构、成像原理与显微组织观察一、实验目的（1）了解扫描电子显微镜的结构和基本原理（2）通过实际分析, 明确扫描电子显微镜的用途注：扫描电子显微镜：Scanning Electron Microscope, SEM二、SEM 结构 三、SEM 成像原理利用细聚焦高能电子束在试样表面逐点扫描而激发出各种物理信息, 通过对这些信息的检测接收、放大并转换成调制信号, 最后在阴极射线管荧光屏上显示反映样品表面各种特征的图像。
（具体细节见ppt ）四、SEM 的图像衬度观察仪器: 日立S-3400N SEM1.样品制备SEM 一个突出的特点就是对样品的适应性大而且样品制备方法简单。
所有的固态样品如块状、粉末、金属、非金属、有机以及无机的都可以观察。
尤其是对于无污染的金属断口样品不需进行任何处理就可直接进行观察。
SEM 对样品的要求主要有以下几点:（1）适当的大小（2）良好的导电性: 实际上是要求样品表面（所观察到的面）与样品台之间要导电。
对于导电性良好的金属样品, 只要尺寸大小合适、用导电胶或导电胶带固定在铝或铜的样品电子枪样品仓物镜可动光阑轨迹球旋钮板架上送入电镜样品室便可直接观察。
对不导电或导电性差的无机非金属材料、高分子材料等样品, 所要观察的表面必须进行喷镀导电层处理, 镀膜厚度控制在5~10nm为宜。
（3）无论是哪种试样, 其观察表面要真实, 避免磕碰、擦伤造成的假象, 要干净、干燥。
2.表面形貌衬度观察表面形貌衬度是利用对样品表面形貌变化敏感的物理信号作为调制信号得到的一种图像衬度。
用于二次电子信号来自于样品表面层5～10nm深度范围, 它的强度与原子序数没有明确的关系, 而仅对微区刻画相对于入射电子束的位向十分敏感, 同时二次电子像的分辨率较高, 一般约在3～6nm（目前可达到的最佳分辨率为1nm）,所以适合于显示表面形貌衬度。
二次电子像是扫描电镜应用最广的一种方式, 尤其在材料科学研究领域, 二次电子像的表面形貌衬度在断口分析方面显示了突出的优越性。
半导体检测技术 第六章——扫描电子显微镜
普通热阴极电子枪的束径可达到6nm左右。
25
第二节 扫描电子显微镜的构造和工作原理
3、扫描线圈
扫描线圈的作用是使电子束偏转，并在样品表面作有规则的 扫动。图示为电子束在样品表面进行扫描的两种方式。
电子束在样品上的扫描动作和显像管上的扫描动作严格同步 ，因为它们是由同一扫描发生器控制的。
第一节 电子束与样品作用时产生的信号
特征X射线
当样品原子的内层电子被入射电子激发或电离时，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 补内层电子空缺，从而使具有特征能量的X射线释放出来。
根据莫塞莱定律，λ=1/（z-σ）2，可进行成分分析。 X射线一般在试样的 500nm
-5μm范围内发出。
18
18
第一节 电子束与样品作用时产生的信号
俄歇电子
在入射电子激发样品的特征X射线过程中，如果释放出来的 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 位层内的另一个电子发射出去，这个被电离出来的电子称为 俄歇电子。
俄歇电子的能量很低，一般为50-1500eV 。 只有在距离表层1nm左右范围内（即几个原子层厚度）逸出
12
第一节 电子束与样品作用时产生的信号
二次电子
在入射电子束作用下被轰击出来并离开样品表面的样品原子 的核外电子。
由于原子核和外层价电子间的结合能很小，因此，外层的电 子较容易和原子脱离，使原子电离。用IS表示二次电子流。
一个能量很高的入射电子射入样品时，可以产生许多自由电 子。其中90%来自于外层价电子。
14
第一节 电子束与样品作用时产生的信号
扫描电镜图象及其衬度
扫描电镜图象及其衬度在中国材料显微镜网上看到一篇介绍扫描电镜图像及其衬度的文章，感觉超级的有效。
转过来跟大家一路窗习一下，希望对大家有所帮忙。
1 、扫描电镜像的衬度扫描电镜图象的衬度是信号衬度，它可概念为：按照形成的依据，扫描电镜的衬度可分为形貌衬度，原子序数衬度和电压衬度。
形貌衬度是由于试样表面形貌不同而形成的衬度。
利用对试样表面形貌转变敏感的物理信号如二次电子、背散射电子等作为显象管的调制信号，可以取得形貌衬度像。
其强度是试样表面倾角的函数。
而试样表面微区形貌不同实际上就是各微区表面相对于入射束的倾角不同，因此电子束在试样上扫描时任何二点的形貌不同，表现为信号强度的不同，从而在图像中形成显示形貌的衬度。
二次电子像的衬度是最典型的形貌衬度。
原子序数衬度是由于试样表面物质原子序数（或化学成份）不同而形成的衬度。
利用对试样表面原子序数（或化学成份）转变敏感的物理信号作为显像管的调制信号，可以取得原子序数衬度图像。
背散射电子像、吸收电子像的衬度，都包括有原子序数衬度，而特征X 射线像的衬度是原子序数衬度。
现以背散射电子为例，说明原子序数衬度形成原理。
对于表面滑腻无形貌特征的厚试样，当试样由单一元素组成时，则电子束扫描到试样上各点时产生的信号强度是一致的。
取得的像中不存在衬度。
当试样由原子序数不同的元素组成时，则在不同的元素上方产生不同的信号强度，因此也就产生衬度。
电压衬度是由于试样表面电位不同而形成的衬度。
利用对试样表面电位状态敏感的信号，如二次电子，作为显像管的调制信号，可取得电压衬度像。
2 、背散射电子像背散射电子是由样品反射出来的第一次电子，其主要特点是：能量很高，有相当部份接近入射电子能量E 0 ，在试样中产生的范围大，像的分辨率低。
背散射电子发射系数η =I B /I 0 随原子序数增大而增大。
作用体积随入射束能量增加而增大，但发射系数转变不大。
当试样表面倾角增大时，作用体积改变，且显著增加发射系数。
电镜图像衬度的原理及应用
电镜图像衬度的原理及应用1. 电镜图像衬度的定义电镜图像衬度是通过改变电子束的相位和幅度，来增强样品中激发电子的图像的一种技术。
它分析物体中的相位差，使得低对比度的物体部分得以清晰可见，提供更详细的信息。
2. 电镜图像衬度的原理电子的相位和幅度信息是通过载波电子束与样品中的电子相互作用得到的。
电子束在样品中传播时，与样品中的原子和电子发生相互作用。
相位差会改变入射电子的波前，从而对样品中电子的传播产生影响。
For example: - 圆盘状的器件，在传输电子显微镜中通常会出现相位包结构。
这个包结构出现的原因是因为在平面内，入射电子与样品原子相互作用后，改变了入射电子的相位。
进而使部分入射电子在特定位置上相消，这就导致了衬度的增加。
这种衬度的改变通过调节载波电子束的相位差和幅度差来实现。
衬度的衡量由电子的幅度差决定，幅度差决定了样品中物体的对比度。
3. 电镜图像衬度的应用电镜图像衬度技术在材料科学、生物学和纳米科学等领域有着广泛的应用。
以下是一些具体的应用案例：3.1 纳米材料的缺陷分析通过电子衬度技术，我们可以观察和分析纳米材料中的缺陷。
纳米材料的微小尺寸和复杂表面结构使得使用传统的显微镜观察难以获得足够的细节信息。
电镜图像衬度技术能够提供更清晰、更详细的图像，帮助科学家们研究纳米材料中的缺陷，并进一步改进材料的性能。
3.2 生命科学中的细胞研究在生物学研究中，电子显微镜图像衬度技术可以用于观察细胞的结构和功能。
通过增强低对比度的结构，如细胞器和蛋白质聚集，科学家们可以更好地了解细胞的内部结构和功能，从而为疾病的诊断和治疗提供重要的参考依据。
3.3 材料科学中的表面形貌研究电子显微镜图像衬度技术能够帮助科学家们观察材料表面的形貌。
通过增强图像的衬度，科学家们可以更清晰地观察材料表面的微观结构和纳米尺度的特征。
这对于研究材料的物理性质和表面反应具有重要意义。
3.4 半导体产业中的工艺控制电子显微镜图像衬度技术在半导体产业中也有重要应用。
扫描电镜的成像原理
扫描电镜的成像原理扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种利用电子束成像的显微镜。
与传统光学显微镜不同，SEM使用电子束取代了光束，使其能够获得更高的分辨率和更大的放大倍数。
SEM的成像原理主要包括以下几个步骤：电子发射、电子束聚焦、电子束转换、排序和检测。
首先，SEM通过一个热丝发射电子。
这种方法通常通过加热丝使其发出电子，这些电子受到引力吸引到下方的电子透镜。
电子束通过发射针和折射电镜来聚集。
通常，SEM使用热阴极（发射丝）作为电子源。
其次，电子束从热阴极放射出来然后经过几个电子透镜进行聚焦。
这些透镜包括减速电场、主透镜和聚束透镜。
通过调整这些透镜的电场，可以调节电子束的方向和聚焦度，以便在样品表面形成一个尖锐且高度聚焦的电子束。
接下来，电子束扫描在样品上以产生显微图像。
电子束沿着样品表面扫描采集散射电子的信息。
扫描可以沿着两个轴进行：水平和垂直。
扫描过程以重复的方式在样品表面上移动，通过在每个扫描点测量所产生的散射电子数来生成显微图像。
扫描速度较快，可以在短时间内生成高分辨率的显微图像。
最后，检测获得的信号并转换为图像。
通过采集散射电子的数量来计算RGB值，经过数字化后形成图像。
接收到的散射电子信号被电子透镜转换为电压信号，然后经过放大和处理，形成图像。
SEM通常采取反应图像的形式，其中样品被扫描的电子束激发并产生信号。
图像可以通过监视器进行实时观察，也可以以数字形式存储和处理。
总而言之，扫描电子显微镜通过使用电子束而不是光束来观察样品表面的微观结构。
它通过电子的发射、聚焦、能量转换、扫描和检测来实现成像。
这使得SEM能够提供比传统光学显微镜更高的分辨率和更大的放大倍数，是一种非常强大的显微镜工具。
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）是一种利用电子束来成像样品表面微观结构的高分辨率显微镜。
相比传统光学显微镜，SEM具有更高的放大倍数和更好的分辨率，能够观察到更小尺度的样品细节。
SEM的工作原理主要包括电子束的发射、样品的准备、电子-样品相互作用和信号检测等过程。
首先，SEM通过热阴极或场发射阴极发射出能量较高的电子束。
这些电子经过加速器的加速作用后，形成高速电子束并聚焦到样品表面，从而激发样品表面原子和分子的电子。
样品的准备非常重要，通常需要将样品表面涂覆一层导电性物质，以便在SEM中观察到清晰的图像。
样品表面的电子被激发后，会产生多种信号，包括二次电子、反射电子、X射线和荧光等。
其次，电子束与样品表面的相互作用是SEM成像的关键。
当电子束照射到样品表面时，会激发出二次电子和反射电子。
二次电子是由样品表面的原子和分子吸收电子能量后发射出来的，它们能够提供样品表面形貌和结构信息。
而反射电子是由样品内部的原子和分子反射出来的，能够提供有关样品成分和晶体结构的信息。
此外，样品表面还会发出X射线和荧光信号，它们可以提供样品的化学成分分布和元素分析信息。
最后，SEM通过探测器检测样品表面产生的二次电子、反射电子、X射线和荧光信号，并将这些信号转换成电子图像。
这样就可以在显示屏上观察到样品的微观形貌、结构和成分信息。
SEM的成像分辨率通常在纳米级别，能够观察到非常小的微观结构，因此在材料科学、生物学、医学和纳米技术等领域有着广泛的应用。
总之，扫描电子显微镜通过发射、相互作用和信号检测等过程实现对样品微观结构的成像。
它具有高分辨率、高放大倍数和丰富的信息获取能力，是一种非常重要的微观表征工具。
通过深入理解SEM的工作原理，可以更好地应用它来研究和分析各种样品的微观特征，推动科学研究和技术发展的进步。
扫描电镜的工作原理
扫描电镜的工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope, SEM）是一种利用电子束与样品交互作用的仪器，用于观察样品表面的微观形貌和结构。
其工作原理是通过电子束的扫描来获取样品表面的信号，再将信号转换成图像显示出来。
1. 电子源：扫描电镜使用的是高能电子。
常见的电子源有热阴极电子枪和场致发射电子枪。
电子源产生的电子经过聚焦电磁镜进行聚焦，然后被发射到一束电子束中。
2. 高压供应和框选系统：电子束经过聚焦后，需要进一步通过高压电势加速。
高压供应系统产生高压电位，加速电子束。
3. 框选系统控制电子束的轨迹。
它由电子透镜的集合体组成，主要有聚束透镜和偏转温度变换器。
框选系统控制电子束的直径，使其能够扫描样品表面。
4. 样品台：样品台是支持样品的平台。
在扫描电镜中，样品位于真空室内，以确保电子的自由通过。
样品通常需要进行前置处理，比如金属涂层，以增加其导电性。
样品台还可以在扫描过程中进行样品的取向调整。
5. 检测器：检测器用于捕捉经过样品表面的电子与样品交互作用后所释放出的信号。
常用的检测器有二次电子检测器（SE）和反射电子检测器（BSE）。
SE检测器检测样品表面的二次电子发射，而BSE检测器检测样品表面的反射电子。
6. 信号处理和图像显示系统：检测到的信号经过放大和处理之后，可以被转化为图像显示出来。
信号处理和图像显示系统通常包括放大器、扫描控制器和图像处理软件。
通过以上的步骤和系统的协调作用，扫描电镜可以获得高分辨率、三维的样品表面图像。
这种工作原理不仅能够观察样品的形态结构，还可以进行微区化学成分分析和表面形貌定量分析等。
_扫描电子显微镜.pptx
分辨率高
分辨率指能分辨的两点之间的最小距离。分辨率d可以 用贝克公式表示：d=0.61/nsin ，
为透镜孔径半角，为照明样品的光波长，n为透镜与 样品间介质折射率。对光学显微镜 ＝70－75， n=1.4。因为 nsin1.4，而可见光波长范围为： ＝ 400nm-700nm ，所以光学显微镜分辨率 d0.5 ， 显然 d 200nm。要提高分辨率可以通过减小照明波 长来实现。SEM是用电子束照射样品，电子束是一种 De Broglie 波 ， 具 有 波 粒 二 相 性 ， ＝ 1 2 . 2 6 / V0.5( 伏 ) ， 如 果 V＝20kV 时 ， 则 ＝ 0 . 0 0 8 5 nm。 目 前 用 W 灯 丝 的 SEM， 分 辨 率 已 达 到 3nm-6nm, 场发射源SEM分辨率可达到1nm 。高分 辨率的电子束直径要小，分辨率与子
透射电子
各种信息的作用深度
从图中可以看 出，俄歇电子 的穿透深度最 小，一般穿透 深度小于1nm， 二次电子小于 10nm。
扫描电镜图象及衬度
二次电子像 背散射电子像
二次电子
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，习惯上把能量小于50eV电子统称 为二次电子，仅在样品表面5nm－10nm 的深度内才能逸出表面，这是二次电子分 辨率高的重要原因之一。
3.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、
阴极发光、特征X 射线、俄歇过程和俄歇电子、 吸收电子、透射电子等。
扫描电子显微镜实验
实验三扫描电子显微镜实验一、实验目的1、了解扫描电镜的基本结构和原理2、掌握扫描电镜的操作方法3、掌握扫描电镜样品的制备方法4、选用合适的样品，通过对表面形貌衬度和原子序数衬度的观察，了解扫描电镜图像衬底原理及其应用。
二、实验原理扫描电子显微镜利用细聚焦电子束在样品表面逐点扫描，与样品相互作用产行各种物理信号，这些信号经检测器接收、放大并转换成调制信号，最后在荧光屏上显示反映样品表面各种特征的图像。
扫描电镜具有景深大、图像立体感强、放大倍数范围大、连续可调、分辨率高、样品室空间大且样品制备简单等特点，是进行样品表面研究的有效分析工具。
扫描电镜所需的加速电压比透射电镜要低得多，一般约在1～30kV，实验时可根据被分析样品的性质适当地选择，最常用的加速电压约在20kV左右。
扫描电镜的图像放大倍数在一定范围内(几十倍到几十万倍)可以实现连续调整，放大倍数等于荧光屏上显示的图像横向长度与电子束在样品上横向扫描的实际长度之比。
扫描电镜的电子光学系统与透射电镜有所不同，其作用仅仅是为了提供扫描电子束，作为使样品产生各种物理信号的激发源。
扫描电镜最常使用的是二次电子信号和背散射电子信号，前者用于显示表面形貌衬度，后者用于显示原子序数衬度。
扫描电镜的基本结构可分为电子光学系统、扫描系统、信号检测放大系统、图像显示和记录系统、真空系统和电源及控制系统六大部分。
这一部分的实验内容可参照教材第十二章，并结合实验室现有的扫描电镜进行，在此不作详细介绍。
扫描电镜图像衬度观察1．样品制备扫描电镜的优点之一是样品制备简单，对于新鲜的金属断口样品不需要做任何处理，可以直接进行观察。
但在有些情况下需对样品进行必要的处理。
1) 样品表面附着有灰尘和油污，可用有机溶剂(乙醇或丙酮)在超声波清洗器中清洗。
2) 样品表面锈蚀或严重氧化，采用化学清洗或电解的方法处理。
清洗时可能会失去一些表面形貌特征的细节，操作过程中应该注意。
3) 对于不导电的样品，观察前需在表面喷镀一层导电金属或碳，镀膜厚度控制在5-10nm为宜。
扫描电镜的工作原理和基本结构
扫描电镜的基本结构和工作原理扫描电子显微镜利用细聚焦电子束在样品表面逐点扫描，与样品相互作用产行各种物理信号，这些信号经检测器接收、放大并转换成调制信号，最后在荧光屏上显示反映样品表面各种特征的图像。
扫描电镜具有景深大、图像立体感强、放大倍数范围大、连续可调、分辨率高、样品室空间大且样品制备简单等特点，是进行样品表面研究的有效分析工具。
扫描电镜所需的加速电压比透射电镜要低得多，一般约在1～30kV，实验时可根据被分析样品的性质适当地选择，最常用的加速电压约在20kV左右。
扫描电镜的图像放大倍数在一定范围内(几十倍到几十万倍)可以实现连续调整，放大倍数等于荧光屏上显示的图像横向长度与电子束在样品上横向扫描的实际长度之比。
扫描电镜的电子光学系统与透射电镜有所不同，其作用仅仅是为了提供扫描电子束，作为使样品产生各种物理信号的激发源。
扫描电镜最常使用的是二次电子信号和背散射电子信号，前者用于显示表面形貌衬度，后者用于显示原子序数衬度。
扫描电镜的基本结构可分为电子光学系统、扫描系统、信号检测放大系统、图像显示和记录系统、真空系统和电源及控制系统六大部分。
这一部分的实验内容可参照教材第十二章，并结合实验室现有的扫描电镜进行，在此不作详细介绍。
三、扫描电镜图像衬度观察1．样品制备扫描电镜的优点之一是样品制备简单，对于新鲜的金属断口样品不需要做任何处理，可以直接进行观察。
但在有些情况下需对样品进行必要的处理。
1) 样品表面附着有灰尘和油污，可用有机溶剂(乙醇或丙酮)在超声波清洗器中清洗。
2) 样品表面锈蚀或严重氧化，采用化学清洗或电解的方法处理。
清洗时可能会失去一些表面形貌特征的细节，操作过程中应该注意。
3) 对于不导电的样品，观察前需在表面喷镀一层导电金属或碳，镀膜厚度控制在5-10nm为宜。
2．表面形貌衬度观察二次电子信号来自于样品表面层5～l0nm，信号的强度对样品微区表面相对于入射束的取向非常敏感，随着样品表面相对于入射束的倾角增大，二次电子的产额增多。
电镜的基本原理(2)扫描电镜
• 工作距离的选择：
从物镜对样品的距离称为工作距离(WD)，一般扫描电镜 的工作距离是在5～40mm之间。在高分辨率工作时， 希望提高分辨率，要求获得较小的束斑，就必须使用短焦 距的强磁物镜。因为强磁透镜像差小，从而能获得较小的 束斑。而强透镜的焦距小，就要求小的工作距离，如 WD=5mm。在低倍观察时，样品凹凸不平，要求图像 有较大的焦深，则要使用大的工作距离，如WD=40mm。
察用 拉扫 伸描 情电 况镜 观
喷 金 的 样 品
扫描电子显微镜的工作内容
微区形貌观测
①二次电子像 可得到物质表面形貌反差的信息，即微观形貌像。 ②背反射电子像 可得到不同区域内平均原子序数差别的信息，即组成分布像。 ③X射线元素分布像 可得到样品表面元素及其X射线强度变化的分布图像。
• 聚光镜电流的选择:
在扫描电镜中聚光镜的作用是缩小束斑直径。聚光镜电流增大，透镜变 强，聚光作用也大，束斑直径变小，则图像分辨率提高，但是，束流变 弱，结果信号变弱，信噪比降低，噪音影响大，图像质量下降。因此， 在要求高分辨率工作时；使用大的聚光镜电流。在低倍工作时用小聚光 镜电流，以减少噪音影响。
◆ ◆ 溶剂刻蚀是用某些溶剂选择溶解高聚物材料
中的一个相，而暴露出另一相的结构。
六、扫描电镜的观察条件
• 加速电压效应：
加速电压越低，扫描图像的信息越限于表面，图像就越能反 映表面真实面貌。 加速电压越低，荷电效应越小，使图像质量改善，灰度层次 丰富而且电子束造成的损伤也减弱。 但加速电压越低，样品表面对于污染变得更敏感。 加速电压扰也较少，故合适于高倍工作。
衬度
表面形貌衬度 原子序数衬度
表面形貌衬度
表面形貌衬度主要是样品表面的凹凸(称为表面地 理)决定的。一般情况下，入射电子能从试详表面 下约5nm厚的薄层激发出二次电子，加速电压大时 会激发出更深层内的二次电子，从而面下薄层内的 结构可能会反映出来，并更加在表面形貌信息上。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理标题：扫描电镜工作原理引言概述：扫描电镜是一种高分辨率的显微镜，广泛应用于材料科学、生物学、医学等领域。
其工作原理是利用电子束替代光束，通过对样品表面进行扫描来获取高分辨率的图像。
本文将详细介绍扫描电镜的工作原理。
一、电子源1.1 电子枪：扫描电镜中的电子源通常为热阴极电子枪，通过加热阴极产生电子。
1.2 高压电源：为电子枪提供高电压，加速电子束的速度。
1.3 准直系统：用于控制电子束的大小和方向，确保电子束的准直性。
二、样品准备2.1 导电涂层：样品需要进行导电涂层，以便电子束能够顺利地通过样品表面。
2.2 样品固定：样品需要被固定在样品台上，以确保在扫描过程中不会移动。
2.3 样品真空：在扫描电镜中，样品台周围需要保持真空环境，以避免电子束与气体分子碰撞而产生散射。
三、扫描系统3.1 扫描线圈：用于控制电子束在样品表面的扫描路径，从而获取样品表面的图像。
3.2 探测器：用于接收经过样品表面反射、散射的电子，并将其转化为图像。
3.3 数据处理：通过对探测器接收到的信号进行处理，可以得到高分辨率的样品表面图像。
四、成像方式4.1 透射电子显微镜：电子束透过样品，形成透射电子显微图像。
4.2 散射电子显微镜：电子束与样品表面发生散射，形成散射电子显微图像。
4.3 反射电子显微镜：电子束被样品表面反射，形成反射电子显微图像。
五、分辨率与放大倍数5.1 分辨率：扫描电镜的分辨率通常在纳米级别，远高于光学显微镜。
5.2 放大倍数：扫描电镜可以实现高倍数的放大，可以观察到样品表面的微观结构。
5.3 应用领域：由于其高分辨率和高放大倍数，扫描电镜在材料科学、生物学、医学等领域有着广泛的应用。
总结：扫描电镜是一种基于电子束的高分辨率显微镜，其工作原理涉及电子源、样品准备、扫描系统、成像方式以及分辨率与放大倍数等方面。
通过对扫描电镜工作原理的深入了解，可以更好地应用扫描电镜进行科学研究和实验。
实验5 扫描电镜及其观察
实验5扫描电镜及其观察一、实验目的和任务1 .了解扫描电镜的基本结构和原理2 .了解扫描电镜试样的制备方法3 .了解二次电子象，被散射电子像和吸收电子像观察记录操作的全过程机及其在形貌组织观察中的应用二、扫描电镜的构造扫描电镜是由电子枪发射并经过聚焦的电子束在样品表面扫描，激发样品产生各种物理信号，经过检测、视频放大和信号处理，在荧光屏上获得能反映样品表面各种特征的扫描图像。
扫描电镜由下列五部分组成，如图1(a )所示。
各部分主要作用简介如下：b )图1扫描电子显微镜构造示意图1. 电子光学系统a ) 第嗥比镜I 備转挾圍、F 偏转珏隆它由电子枪、电磁透镜、光阑、样品室等部件组成，如图1(b)所示。
为了获得较高的信号强度和扫描像，由电子枪发射的扫描电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径。
常用的电子枪有三种形式：普通热阴极三极电子枪、六硼化镧阴极电子枪和场发射电子枪，其性能如表1所示。
前两种属于热发射电子枪，后一种则属于冷发射电子枪，也叫场发射电子枪。
由表可以看出场发射电子枪的亮度最高、电子源直径最小，是高分辨本领扫描电镜的理想电子源。
电磁透镜的功能是把电子枪的束斑逐级聚焦缩小，因照射到样品上的电子束斑越小，其分辨率就越高。
扫描电镜通常有三个磁透镜，前两个是强透镜，缩小束斑，第三个透镜是弱透镜，焦距长，便于在样品室和聚光镜之间装入各种信号探测器。
为了降低电子束的发散程度，每级磁透镜都装有光阑；为了消除像散，装有消像散器。
2.扫描系统扫描系统的作用是提供入射电子束在样品表面上以及阴极射线管电子束在荧光屏上的同步扫描信号。
3.信号检测、放大系统样品在入射电子作用下会产生各种物理信号、有二次电子、背散射电子、特征X射线、阴极荧光和透射电子。
不同的物理信号要用不同类型的检测系统。
它大致可分为三大类，即电子检测器、阴极荧光检测器和X射线检测器。
4.真空系统镜筒和样品室处于高真空下，一般不得高于1x10-2Pa,它由机械泵和分子涡轮泵来实现。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验四扫描电镜的结构原理及图像衬度观察一实验目的1 结合扫描电镜实物，介绍其基本结构和工作原理，加深对扫描电镜结构及原理的了解。
2选用合适的样品，通过对表面形貌衬度和原子序数衬度的观察，了解扫描电镜图像衬度原理及其应用。
3 利用二次电子像对断口形貌进行观察。
二实验原理1 扫描电镜基本结构和工作原理扫描电子显微镜利用细聚电子束在样品表面逐点扫描，与样品相互作用产生各种物理信号．这些信号经检测器接收、放大并转换成调制信号．最后在荧光屏上显示反映样品表面各种特征的图像。
扫描电镜具有景深大、图像大体感强、放大倍数范围大连续可调、分辨率高、样品室空间大且样品制备简单等特点，是进行样品表面研究的有效分析工具。
图4-1为扫描电镜结构原理方框图。
扫描电镜所需的加速电压比透射电镜要低得多，一般约在1—30kV、实验时可根据被分析样品的性质适当地选择，最常用的加速电压约在20kV左右。
扫描电镜的图像放大倍数在一定范围内，（几十倍到几十万倍)可以实现连续调整，放大倍数等于荧光屏上显示的图像横向长度与电子束在样品上横向扫描的实际长度之比。
扫描电镜镜的光光学系统与透射电镜有所不同，其作用仅仅是为了提供扫描电子束．作为使样品产生各种物理信号的激发源。
扫描电镜最常使用的是二电子信号和背散射电子信号，前者用于显示表面形貌衬度，后者用于显示原子序数衬度。
图4-1 扫描电镜结构原理方框图扫描电镜的基本结构可分为六大部分，电子光学系统、扫描系统、信号检测放大系统、图像显示和记录系统、真空系统和电源及控制系统。
这一部分的实验内容可参照教材（材料分析方法），并结合实验室现有的扫描电镜进行，在此不作详细介绍。
主要介绍两种扫描电镜Quanta环境扫描电子显微镜和场发射扫描电镜。
2表面形貌衬度原理及应用二次电子信号主要用于分析样品的表面形貌。
二次电子只能从样品表面层5—10nm 深度范围内被入射电子束激发出来，大于10nm时，虽然入射电子也能使核外电子脱离原子而变成自由电子，但因其能量较低以及平均自由程较短，不能逸出样品表面，最终只能被样品吸收。
被入射电子束激发出的二次电子数量和原子序数没有明显的关系，但是二次电子对微区表面的几何形状十分敏感。
图4-2说明了样品表面和电子束相对位置与二次电子产额之间的关系。
入射束和样品表面法线平行时，即图中θ＝00，二次电子的产额最少。
若样品表面倾斜了450，则电子柬穿人样品激发二次电子的有效深度增加到21/2倍，入射电子使距表向5—10nm的作用体积内退出表面的二次电子数量增多(见图中黑色区域)。
若入射电子束进入了较深的部位(例如图4-2中的A点)，虽然也能激发出一定数量的自由电子，但因A点距表面较远(大于L＝5—10nm)，自由电子只能被样品吸收而无法逸出表面。
图4-2 二次电子成像原理图图4-3为根据上述原理画出的造成二次电子形貌衬度的示意图。
图中样品上B面的倾斜度最小，二次电子产额最少，亮度最低。
反之，C面倾斜度最大，亮度也最大。
实际样品表面的形貌要比上面讨论的情况复杂得多，但是形成二次电子像衬度的原理是相同的。
图4-4为实际样品中二次电子被激发的一些典型例子。
从例子中可以看出，凸出的尖棱、小粒子以及比较陡的斜面处二次电子产额较多，在荧光屏上这些部位的亮度较大；平面上二次电子的产额较小，亮度较低；在深的凹槽底部虽然也能产生较多的二次电子，但这些二次电子不易被检测器收集到，因此槽底的衬度也会显得较暗。
图4-3 二次电子形貌衬度示意图图4-4 实际样品中二次电子的激发过程示意图（a）凸出尖端；（b）小颗粒；（c）侧面；（d）凹槽3 原子序数原理及应用图4-5示出了原子序数对背散射电子产额的影响。
在原于序数Z小于40的范围内，背散射电子的产额对原子序数十分敏感。
在进行分析时，样品上原子序数较高的区域中由于收集到的背散射电子数量较多，故荧光屏上的图像较亮。
因此，利用原子序数造成的衬度变化可以对各种金属和合金进行定性的成分分析。
样品中重元素区域相对于图像上是亮区，而轻元素区域则为暗区。
当然，在进行精度稍高的分析时．必须事先对亮区进行标定，才能获得满意的结果。
用背散射电子进行成分分析时，为了避免形貌衬度对原子序数衬度的干扰，被分析的样品只进行抛光，而不必腐蚀。
对有些既要进行形貌分析又要进行成分分析的样品，可以采用一对探测器收集样品同一部位的背散射电子，然后把两个检测器收集到的信号输入计算机处理，通过处理可以分别得到放大的形貌信号和成分信号。
图4-6示意地说明了这种背散射电子检测器的工作原理。
图4-6（a）中A和B表示一对半导体硅检测器。
如果一成分不均匀但表面抛光平整的样品作成分分析时，A、B检测器收集到的信号大小是相同的。
把A和B的信号相加，得到的是信号放大一倍的成分像；把4和B的信号相减，则成一条水平线，表示抛光表面的形貌僚。
图4-6(b)是均—成分但表面有起伏的样品进行形貌分析时图4-5 原子序数与背散射电子产额之图4-6 半导体规对检测器的工作原理间的关系曲线（a）成分有差别，形貌无差别；（b）形貌有差别，成分无差别；（c）形貌成分都有差别的情况。
例如分析图中的P点，P位于检测器A的正面，使A收集到的信号较强，但P点背向检测器B。
使B收集到较弱的信号，若把A和B的信号相加，则二者正好抵消，这就是成分像；若把A和B二者相减，信号放大就成了形貌像。
如果待分析的样品成分既不均匀，表面又不光滑，仍然是A、B信号相加是成分像，相减是形貌像，见图4-6(c)。
利用原子序数衬度来分析品界上或品粒内部不同种类的析出相是十分有效的。
因为析出相成分不同，激发出的背散射电子数量也不同，致使扫描电子显微图像上出现亮度上的差别，从亮度上的差别，我们就可根据样品的原始资料定性地判定析出物相的类型。
实验所用仪器（一）环境扫描电子显微镜产品型号: Quanta 200仪器介绍: Quanta系列扫描电子显微镜是FEI公司最新一代的通用型扫描电子显微镜，结合FEI/飞利浦最新研究成果和计算机、电气控制方面的最新技术，FEI/飞利浦新推出的Quanta系列扫描电子显微镜成为目前技术先进、操作方便、维护简单的扫描电镜产品，主要用于各种材料的表面形貌观察和分析，目前已成为材料科学、生命科学研究中不可缺少的工具。
新型环境扫描电镜实现了人们所追求的在自然状态下样品观察的目标。
数字化、微机控制扫描电镜，完全取代模拟图像，多种记录方式，方便网上传输，并可用鼠标完成全部操作功能。
图4-7 Quanta200扫描电子显微镜主要附件：能谱仪，高温操作台,冷台技术参数:•分辨率：30KV高压下分辨率为3.5nm ,环扫条件下分辨率为3.5nm•具有高真空、低真空和环境真空三种模式；其中低真空和环境真空模式下真空度为0.1～40Torr(1～5000Pa)•样品室压力最高达2600Pa•加速电压200V～30kV，连续调节•分冷台和热台操作。
冷台：温度检测精度0.5℃；操作温度范围为：-5℃～60℃。
热台：操作温度最高为1000℃。
技术特点:•环境扫描可检测活体的、湿的样品，并可作样品的微区元素分析。
•特别适用于对不经表面处理的含水样品（生物、化学）等及非导体样品（塑料、陶瓷、玻璃、水泥）等的测试•环境真空模式可以在最大2600Pa下进行观察，高温台可以升温至1000度，因此可以用于在各种气氛中原位观察形貌。
在三种模式下的二次电子分辨率均为3.5nm，在各种真空模式下均能同时获取二次电子、背散射电子及能谱的信息。
而且，在低真空条件下得到的二次电子像为100％纯的二次电子像。
（二）Sirion 200场发射扫描电镜图4-8 Sirion 200场发射扫描电镜Sirion 200场发射扫描电镜由FEI公司生产，仪器介绍:在结构研究中, 大量的样品需要在高放大倍数、更多细节的水平上进行观察和分析。
同时, 随着样品种类的不断增多(如: 低原子序数材料, 不导电材料等), 需要扫描电子显微镜提供优异的低加速电压性能, 以获得高质量的真实表面图像。
Sirion场发射扫描电子显微镜系统就是根据这一要求而设计的。
它还提供了低加速电压的背散射电子图像, 薄样品的暗场/明场STEM(扫描透射)像。
Sirion系统操作和维护方便, 同时安装了各种扫描电镜的附件(如: 能谱仪系统, 取向成像电子显微分析系统OIM/EBSP)。
Sirion系统非常适合材料科学、生命科学研究和半导体工业中的失效分析等领域。
主要附件：能谱仪；取向成像电子显微分析系统OIM/EBSP技术参数:•分辨率：1.5 nm @ 15kV, 2.5 nm @ 1 kV•灯丝：超高强度Schottky场发射灯丝•加速电压：200 V - 30 kV, 连续可调4.•探测器：E-T二次电子探测器，带能量过滤选择的极靴内TLD二次电子和背散射电子探测器。
技术特点:•与一般扫描电镜相比，它能以更高的分辨率观察固体样品表面显微结构和形貌，是研究材料表面结构与性能关系的重要工具。
•分子泵＋离子泵真空系统。
•高稳定性、超高亮度场发射灯丝，满足高分辨观察和微观分析的要求三实验操作1 样品制备扫描电镜优点之一就是制样简单，金属样品可以直接进行观察，对样品的要求是：尺寸符合样品台的要求，表面导电和清洁。
金属样品通常是用溶剂（丙酮或者酒精）清洗，有油污的断口样品用超声波清洗器清洗。
1）生锈以及被腐蚀样品的处理a确定表面覆盖物成分，看对分析是否有用（有时候覆盖物对分析断裂原因能提供可靠依据）b 化学清洗或者电解方法清除常用的化学药品：磷酸，碳酸钠，硅酸钠，NaOH，硫酸等。
无论哪种清洗方法，都会或多或少的损失样品表面细节，所以要慎用。
2）样品喷镀绝缘体中导带电子少，所以对二次电子的非弹性散射会造成大的影响，图象质量会比较差，所以对于绝缘体样品，一般要在表面喷镀金属，主要是喷镀Au Pt-Pd等，断口表面厚度不宜太厚，一般为50-100Ǻ。
2 电子束合轴1）灯丝电流饱和点调整电子枪亮度随灯丝温度升高而增加，但当电子枪亮度达到一定程度后，再增加灯丝电流，则亮度增加较少，即所谓灯丝电流饱和。
超过饱和点后，灯丝电流继续增加不仅对电子枪贡献不大，而且会造成灯丝温度过高，蒸发速度加快，损坏灯丝寿命。
所以，在实验之前，要检查灯丝饱和点和电子枪合轴情况。
2）电子束对中调整分电子枪合轴和物镜光阑合轴两中方式。
3 实验参数选择1）加速电压选择2）束流选择聚光镜电流越大，电子束直径越小，分辨率越高，但是二次电子信号减弱，噪音增大，所以，束流的选择必须兼顾电子束直径和能收集足够强的二次电子信号两方面的要求。
束流与像质的关系3）物镜光阑与工作距离的选择4）象散校正象散校正是调整消象散器，方法是利用调焦钮找出象散最大时的两个位置，将调焦钮调到中间位置，然后反复调消象散钮，直到调到图象最清楚为止。