电镜分析
扫描电镜显微分析报告
扫描电镜显微分析报告一、引言扫描电镜（Scanning Electron Microscope, SEM）是一种利用电子束对样品表面进行扫描观察和显微分析的仪器。
其分辨率比光学显微镜要高很多，可以清晰显示样品表面的形态和结构。
本次实验使用SEM对样品进行了显微分析，并编写下述报告。
二、实验目的1.了解SEM的基本原理和工作方式；2.观察样品表面的形态和结构；3.通过SEM图像分析，获取样品的组成成分和晶体形貌信息。
三、实验步骤1.准备样品，将其放在SEM样品台上；2.调节SEM参数，包括加速电压、工作距离、扫描速度等；3.进行扫描观察，获取SEM图像；4.根据SEM图像进行显微分析，分析样品的形态、结构和成分。
四、实验结果经过扫描电镜观察，我们获得了样品表面的SEM图像。
该样品是一块金属材料，其表面呈现出颗粒状的结构。
颗粒大小不均匀，分布较为稀疏。
部分颗粒表面存在裂纹和凹凸不平的现象。
通过放大图像，我们可以看到颗粒呈现出不规则的形态和表面结构。
根据样品的形态和颗粒特征，我们推测该样品可能是一种金属合金。
颗粒的大小和分布情况表明，在合金制备过程中，可能存在着颗粒的生长过程或者晶体相变的情况。
我们还可以观察到部分颗粒表面存在裂纹和凹凸不平，这可能与金属材料在制备、处理或使用过程中的应力释放有关。
通过对SEM图像的分析，我们得到了样品的表面形貌和结构信息，但对于其具体的成分和晶体形貌仍需要进一步的分析。
五、实验结论本次实验使用扫描电镜对样品进行了显微分析，并获得了样品的SEM图像。
1.样品表面呈现颗粒状结构，颗粒大小分布不均匀；2.部分颗粒表面存在裂纹和凹凸不平的现象；3.样品可能是一种金属合金，颗粒的形态和分布情况可能与晶体相变和应力释放有关。
对于SEM图像中的颗粒成分和晶体形貌信息，我们需要进一步的分析才能得出准确的结论。
比如可以使用能谱仪对样品进行能谱分析，确定其具体的成分元素；还可以进行X射线衍射分析，获取样品的晶体结构参数。
电镜-图象分析
8．重视样品制备技术的精益求精。 9．可采用“普遍取样在先、分别选择在后”
的方法。即在大多数或全部尸活检标本术中 取材固定，待冰冻或石蜡切片观察后再作取 舍。
（二）肿瘤细胞电镜结构的一般特 征
1．多形性 不规则、数量增多、呈现核仁边集，一般认为核仁/
合成核蛋白体和核糖 核酸的场所。
核仁一般形态 图1 G颗粒部 F
纤维部 C无定性 部 ↑核基质伸入 核仁 图2 G颗粒部 F 纤维部 C无定性 部
核仁边集 代谢旺盛的细胞，核仁多，较大，靠近核膜分布 新生细胞、胚胎细胞、恶性肿瘤细胞。
细胞受刺激或代谢活跃 的表现
肿瘤、病毒、药物作用、 激素刺激等。也见正常 组织。
L 血管腔， 内皮细胞 质膜三层结构清晰
示小肠上皮细胞 间的细胞连接
图1、2 T紧密 连接 I中间连 接 D桥粒
G缝管连
接 F相嵌连接M微绒毛源自示桥粒、半桥粒、 自身桥粒
图1桥粒
P附
着板 F微丝 D
中间丝
图2半桥粒（↑） B基膜 E细胞质 D真皮（结缔组织）
图3 人胚羊膜细 胞内的自身桥粒
核比值超过0.25是恶性的一个标准。 2．去分化（低分化性） 3．S期细胞特征 4．分化混乱（双向性或多相性分化） 5．代谢不稳定 6．侵润 7、 其它
致谢
示多聚核蛋白体及单核 蛋白体
图1 ↑多聚核蛋白体
图2 众多单核蛋白体 （↑）
图3 ↑单核蛋白体 C 染色体
内 质 网 池 中 Russell´s body （ 取 自 ： 浆 细 胞 ）
图2 红白血病骨髓巨 噬细胞巨线粒体
管状嵴的线粒体
图1 嵴呈管状的线 粒体
扫描电镜分析简介ppt
• 景深取决于分辨本领和电子束入射半角ac。由右下图可知， 扫描电镜的景深F为：
d0临界分辨本领， ac电子束的入射半角
扫描电镜应用实例
断口形貌分析 纳米材料形貌分析 在微电子工业方面的应用
断口形貌分析
扫描电镜显微分析简介
扫描电子显微镜
扫描电子显微镜
扫描电镜显微分析简介
概况 扫描电镜的优点 扫描电镜成像的物理信号 扫描电镜的工作原理 扫描电镜的构造 扫描电镜的主要性能 应用举例
概况
扫描电子显微镜简称扫描电镜，英 文缩写：SEM。为适应不同要求，在扫描电 镜上安装上多种专用附件，实现一机多用， 使扫描电镜成为同时具有透射电子显微镜 （TEM）、电子探针X射线显微分析仪 （EPMA）、电子衍射仪（ED）等多种功能 的一种直观、快速、综合的表面分析仪器。
电源系统由稳压，稳流及相应的安全保护电路 所组成，其作用是提供扫描电镜各部分所需的电 源。
扫描电镜的主要性能
放大倍数 分辨率 景深
扫描电镜的主要性能
放大倍数
M=AC/AS 式中AC是荧光屏上图像的边长， AS是电子束在样品上
的扫描振幅。 目前大多数商品扫描电镜放大倍数为20-20000倍，介
背散射电子：入射电子在样品中经散射后再从上表 面射出来的电子。反映样品表面不同取向、不同平 均原子量的区域差别。
二次电子：由样品中原子外壳层释放出来，在扫描 电子显微术中反映样品上表面的形貌特征。
X射线：入射电子在样品原子激发内层电子后外层电 子跃迁至内层时发出的光子。
其他信号
俄歇电子：入射电子在样品原子激发内层电 子后外层电子跃迁至内层时，多余能量转移 给外层电子，使外层电子挣脱原子核的束缚， 成为俄歇电子。
扫描电镜分析
扫描电镜分析扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种常用的高精度显微镜，能够以极高的放大倍数观察样品的微观结构和形貌。
通过利用电子束对样品进行扫描，SEM能够提供比光学显微镜更高的分辨率和放大倍数。
本文将介绍扫描电镜的工作原理、应用领域以及其在科研和工业中的重要性。
扫描电镜的工作原理是基于电子的性质和电磁场的作用。
它通过发射高能电子束，并将电子束聚焦到极小的尺寸，然后扫描在样品表面。
当电子束与样品的表面交互作用时，会产生许多信号，包括二次电子、背散射电子、特征X射线等。
这些信号接收后，经过电子学系统的处理和分析，最终形成样品的显微图像。
由于扫描电镜的电子束具有很小的波长，因此它能提供更高的分辨率和放大倍数，可以观察到更加详细的微观结构。
扫描电镜在许多领域都有广泛的应用。
在材料科学中，它可以用来研究材料的表面形貌和微观结构，对材料的组成和纳米尺寸的特征进行分析。
在生物学研究中，扫描电镜可以观察生物细胞、组织和器官的内部结构，对病毒、细菌等微生物进行观察和分析。
在纳米科技领域，扫描电镜可以研究纳米材料的制备和性质，包括纳米颗粒、纳米材料的形貌和尺寸分布等。
此外，扫描电镜在矿物学、工业品质检测、环境科学和考古学等领域也有广泛应用。
在矿物学中，扫描电镜可以对矿石和矿物进行分析，帮助确定它们的成分和结构。
在品质检测中，扫描电镜可以用于检查和验证产品的表面和微观结构，确保产品符合质量标准。
在环境科学中，扫描电镜可以用来研究大气颗粒物、水质中的微生物和化合物等。
在考古学研究中，扫描电镜可以协助鉴定古代人工制品的材质和表面特征，帮助研究人员了解古代文化和技术。
扫描电镜在科学研究和工业生产中具有重要的地位。
它能够提供高分辨率的显微观察，帮助科学家们深入了解材料的微观结构和形貌，从而促进科学研究的发展。
在工业领域，扫描电镜可以用于质量控制和产品改进，确保产品具有良好的性能和质量。
电镜扫描分析
电镜扫描分析电镜扫描分析简介电镜扫描分析是一种先进的科学技术，用于观察和研究微观世界中的物质结构和形态。
它能够提供高分辨率的图像，并揭示出物质的细微特征，从而使科学家能够深入了解物质的组成和性质。
本文将介绍电镜扫描分析的原理和应用领域，并探讨其在科学研究和技术创新中的重要作用。
一、电镜扫描分析的原理电镜扫描分析主要基于电子束的相互作用与样品产生的信号。
当电子束照射到样品表面时，会与样品中的原子核和电子发生相互作用，并产生多种类型的信号。
这些信号包括二次电子、反射电子、透射电子、散射电子等。
电镜通过调节电子束的能量、角度和位置，以及对不同的信号进行收集和分析，可以生成高分辨率的图像。
通过扫描样品的表面，电镜可以获取样品的形貌、结构和成分信息。
同时，电镜还能够通过对信号进行分析，获得样品的元素分布、晶体结构、纳米尺度的特征等详细信息。
二、电镜扫描分析的应用领域1. 材料科学：电镜扫描分析在材料科学中具有广泛的应用。
它可以用于观察材料的微观结构、界面和缺陷等。
通过电镜的高分辨率图像，科学家们可以了解材料的晶体结构、晶粒尺寸、晶界特性等关键参数，从而指导材料的设计和制备。
2. 生命科学：电镜扫描分析在生命科学研究中也发挥着重要的作用。
它可以用于观察和研究生物样品的细胞结构、纳米尺度的生物分子等。
通过电镜扫描分析，科学家们可以揭示细胞器的形态和功能，进而了解生命活动的机制和生物分子的相互作用。
3. 纳米科学：电镜扫描分析在纳米科学和纳米技术领域也扮演着重要的角色。
纳米材料具有特殊的物理和化学性质，而电镜能够提供纳米尺度下的高分辨率图像，从而使科学家们能够研究和控制纳米材料的结构、形貌和相互作用，为纳米器件的设计和制备提供重要指导。
4. 地球科学：电镜扫描分析在地球科学研究中也有广泛应用。
通过电镜可以观察和分析岩石、矿物和土壤等地质样品中的微观特征，揭示地质过程和资源形成的机制。
5. 环境科学：电镜扫描分析还可以用于环境污染物的研究。
扫描电镜图像的分析
100 150 200 250 300 350 400 颗粒个数Ｎ
个
数 均 D n 5.57 5.30 5.40 5.57 5.50 5.57 5.64
μ
m
体 均 D v 8.33 8.20 8.06 8.16 8.08 8.09 8.14
μ
m
D50 μm 8 . 11 8 . 1 0 7 . 8 0 7 . 9 2 7 . 9 1 7 . 9 2 7 . 9 5
图4.12 500X 解理和沿晶断裂
图4.13 钢管旳断口 500X
图4.14 钢材腐蚀表面 1000X
图4.15 750X 沿晶断裂
图4.16 550X 解理断裂
图4.17 1000X 解理+准解理
图4.18 500X 解理+沿晶断口（拉长韧窝）
图4.19 高岭土 3000X
图4.20 高岭土5000X
图4.22 Mg-Zn-Y合金二次电子照片
图4.23 合金旳背散射电子照片 500X
图4.24 Mg-Zn-Y合金旳背散射电子照片 图4.25 Mg-Zn-Y合金旳背散射和二次电子照片
图4.26 铝钴镍合金二次电子照片
图4.27 铝钴镍合金背散射电子照片
4 粒度分布测量
大规模集成电路板上旳沟槽深、线宽、圆直径、正方形、长方形边长等旳测量；粉体（尤其是纳米）颗粒 粒度测量、原则粒子微球旳粒度定值；复合材料（如固体推动剂）中某种颗粒组份粒度分布测量、样品表 面孔隙率测定等…，都能够使用图像处理、分析功能，有自动和手动。目前旳EDS中都有该软件包供选择， 用SEM测量测定粉体颗粒粒度是精确、以便和实用旳。测量旳粒度范围能够从几十纳米到几种毫米，是 任何专用粒度仪所无法胜任旳。尤其当分析样品旳粒度不大于3um（例如：超细银粉、碳粉、钴蓝、 Fe2O3、SiO2等）时，超细颗粒极易汇集、团聚（如下图）、在水中尤其难于分散旳特征，老式旳湿法 粒度分析（例如：Coulter计数法、激光散射法、动态光子有关法）就无法得到真实旳粒度成果。而扫描 电镜粒度分析法（简称SEM法）却不受这些限制，比较灵活，完全能适应这些特殊样品旳粒度分析，同 步它属于绝对粒度测量法。为克服SEM粒度分析法所存在旳测定样品量太少、成果缺乏代表性旳缺陷， 在实际操作时，要多制备些观察试样，多采集些照片，多测量些颗粒（300个以上）。超细粉体样品一般 制备在铜柱表面上，希望颗粒单层均匀分散、彼此不粘连。这么，在不同倍数下得到照片，便于图象处理 和分析功能自动完毕；不然，就要手工测量每个颗粒旳粒度，然后进行统计处理。
透射电镜分析
透射电镜分析透射电镜是一种常用的材料表征技术，广泛应用于材料科学、生物医学和纳米技术领域。
透射电镜通过电子束的透射来观察样品的内部结构和成分。
本文将介绍透射电镜的原理、仪器结构、操作流程以及在材料科学领域的应用。
透射电镜利用高能电子束穿透样品，通过电子束与样品相互作用的方式，获取样品的内部信息。
与光学显微镜不同，透射电镜具有更高的空间分辨率，可以观察到更细小的结构细节。
同时，透射电镜具有较高的成分分辨率，可以确定材料的化学组成。
透射电镜主要由电子源、透镜系统、样品台和检测器组成。
电子源产生高能电子束，透镜系统对电子束进行聚焦和调节，样品台用于支撑样品并调节其位置，检测器用于接收透射电子并将其转化为图像信号。
在进行透射电镜观察时，首先需要制备适合的样品。
通常，样品要求薄至几个纳米至几十纳米的厚度，以保证电子束的穿透能力。
其次，样品需要通过切片技术制备成透明薄片或通过离子薄化技术获得适当厚度的样品。
制备好的样品被放置在透射电镜的样品台上，并进行位置调节以获得最佳的观察效果。
在透射电镜观察中，可以使用不同的探测模式来获取样品的信息。
例如，原子级分辨透射电镜（HRTEM）可以获得材料的晶体结构信息，高角度透射电子显微镜（HAADF-STEM）可以获得材料的成分信息。
透射电子衍射（TED）可以用于分析晶体的结晶方式和晶格参数。
透射电镜在材料科学领域有着广泛的应用。
首先，透射电镜可以用于研究材料的微观结构和相变行为。
例如，通过观察材料的晶体结构和缺陷，可以了解材料的力学性能和导电性能。
其次，透射电镜可以用于研究材料的纳米结构和纳米尺度现象。
由于透射电镜具有很高的分辨率，可以观察到纳米颗粒、纳米线和二维材料等纳米结构的形貌和性质。
此外，透射电镜还可以用于观察生物样品的超微结构，为生物学研究提供重要的信息。
总之，透射电镜是一种强大的材料表征技术，具有高分辨率和高成分分辨率的优势。
它在材料科学、生物医学和纳米技术等领域发挥着重要作用。
透射电镜分析2篇
透射电镜分析2篇透射电镜分析透射电镜（Transmission Electron Microscope，TEM）是一种利用电子束穿透样品、形成高分辨率像的仪器。
透射电镜具有分辨率高、分析深度深等优点，广泛应用于材料科学、生物学、地质学等领域。
本文以钢材为例，介绍透射电镜分析的原理和应用。
一、透射电镜分析原理透射电镜主要由透镜系统、电子源、样品台以及检测器等组成。
电子源发射出高能电子，经过透镜系统聚焦后，穿过样品，并在检测器上生成像。
由于电子具有波粒二象性，与样品发生相互作用后，会引发散射、吸收等过程。
因此，透射电镜分析中，需要调节电子束的能量和入射角度，以及选择合适的检测器，以获取有效信息。
二、钢材透射电镜分析应用钢材是工业制造中普遍使用的材料。
透射电镜能够分析钢材的晶体构造、氧化物析出、退火过程、金相组织等，为钢材加工和使用提供技术依据。
1. 晶体构造分析钢材的性能与晶体构造密切相关，透射电镜能够分析钢材的晶体结构，揭示晶体缺陷、晶界和孪晶等信息，并提供优化加工工艺的依据。
例如，通过透射电镜可以观察到晶体缺陷的生成和扩展过程，阐明连接和交错位错的形成机制。
2. 氧化物析出分析在钢材生产过程中，氧化物析出是一个普遍存在的问题。
它会导致钢材的强度和耐蚀性下降。
透射电镜能够直接观察和分析钢材中氧化物的生长、分布和形态等，为加强防腐蚀表面处理提供基础信息。
3. 退火过程分析退火是钢材制备中一个重要的热处理过程。
透射电镜可用于观察不同温度、时间和冷却速率下钢材的相变行为和晶体结构演变过程，并为优化退火工艺提供指导意见。
4. 金相组织分析透射电镜配合金相显微技术，可以分析钢材的成分、晶体结构和相变等特征，并结合金相图给出合理的金相组织模型。
这为钢材制备和应用提供基础性研究信息。
三、结语透射电镜是一种高精度的分析仪器，广泛应用于材料、生物和化学等领域。
钢材作为重要的工业材料之一，透射电镜可以分析其结构、化学成分、晶体结构和相变过程等，并为钢铁制备的研究和工作提供了重要的技术基础。
扫描电镜分析 (2)
扫描电镜分析引言扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种高分辨率的显微镜，利用电子束来观察和分析材料的表面形貌和组成。
相比传统光学显微镜，扫描电镜具有更高的放大倍数和更好的分辨率，能够提供更详细的信息和更全面的材料表征。
本文将介绍扫描电镜分析的基本原理、操作步骤和应用领域。
扫描电镜分析的基本原理扫描电镜利用电子束与样品表面的相互作用生成图像，采用场发射电子源作为电子束的发射源。
电子束从电子源中发射出来后被加速，在经过透镜系统的聚焦作用下，聚焦在样品表面上。
样品表面的电子与电子束发生相互作用，包括散射、逸出等过程。
逸出的电子被收集和放大，转换成电信号，通过不同的检测器获得样品表面的形貌和组成信息。
扫描电镜分析的操作步骤1.准备样品：将待观察的样品切割、打磨，使其表面平整，去除杂质。
如果样品是不导电的，需要进行导电处理，如镀一层金属薄膜。
2.真空系统准备：将样品放置在扫描电镜的样品台上，通过真空系统排除气体，以保证电子束的传输。
3.调试扫描电镜参数：根据样品的性质和分析需求，设置电子束的加速电压、电子枪的亮度、放大倍数等参数。
4.扫描电镜观察：启动扫描电镜的电子束，将电子束聚焦在样品表面，利用扫描线圈扫描样品表面，收集和放大逸出的电子信号，生成图像。
5.图像分析：通过软件分析图像，测量样品表面的形貌和组成，获取相关的形态参数和元素成分信息。
扫描电镜分析的应用领域扫描电镜广泛应用于材料科学、生物学、化学等领域的研究和分析。
具体应用包括： - 材料表面形貌分析：扫描电镜能够提供高分辨率的材料表面形貌信息，用于评价材料的纹理、晶格形貌等。
- 生物样品观察：扫描电镜可以观察生物样品的微观结构，包括细胞形态、器官结构等，对生物学研究有重要意义。
- 纳米材料研究：扫描电镜在纳米材料的研究中得到广泛运用，能够观察和分析纳米颗粒的大小、形状、分布等特征。
- 化学成分分析：扫描电镜结合能谱仪可以进行化学成分分析，通过测量逸出电子的能谱来确定材料的元素成分。
42成分分析1——EDS电镜能谱分析
电镜能谱仪结构及工作原理
特征X射线的产生
产生：内壳层电子被轰击后跳到比费米能高的能级
上，电子轨道内出现的空位被外壳层轨道的电子填 入时，作为多余的能量放出的就是特征X射线。
特点：特征X射线具有元素固有的能量，所以，将
它们展开成能谱后，根据它的能量值就可以确定元 素的种类，而且根据谱的强度分析就可以确定其含 量。
电镜能谱仪结构及工作原理
（3）定量分析
定量分析是通过X射线强度来获取组成样品材 料的各种元素的浓度。根据实际情况，人们寻求并 提出了测量未知样品和标样的强度比方法，再把强 度比经过定量修正换算呈浓度比。最广泛使用的一 种定量修正技术是ZAF修正。本软件中提供了两种 定量分析方法：无标样定量分析法和有标样定量分 析析法。
电镜能谱仪结构及工作原理
X射线探测器的种类和原理
展成谱的方法：
X射线能量色散谱方法(EDS:energy dispersive X-ray spectroscopy)
X射线波长色散谱方法(WDS：wavelength dispersive Xray spectroscopy) 在分析电子显微镜中均采用探测率高的EDS。从试 样产生的X射线通过测角台进入到探测器中。
应该对样品进行适当的处理，尽量使样品表 面平整、光洁和导电。
电镜能谱仪图
3
图
操 作 界 面 示
快 捷 启 动
意
图
GENESIS60E
电镜能谱分析举例
化学成分分析 元素的线分析 元素的面分布
电镜能谱分析举例
化学成分分析
优点：
①快速，全谱一次收集，分析一个样品只需几分钟至 几十分钟
②不破坏样品 ③可以把样品的成分和形貌乃至结构结合在一起进行
电镜的能谱分析
电镜的能谱分析
电子显微镜的能谱分析是纳米技术中应用最为普遍的一种技术，此技术可以全面而精准的检测出从几十纳米管大小到极小微纳米级量子结构尺寸的实验样品，可以检测可见光、近红外谱、紫外-可见反射谱和电子衍射谱等、同时也可以检测出物质中极小分子和微纳米结构构成物种，而这些物种在抗热、抗冷、抗强酸强碱、耐腐蚀方面有着优异的性能。
电子显微镜的能谱分析可以获得高质量的谱图矩阵，从而可以获得多种信息，比如：纳米材料成分结构分析，聚合物和多维纳米结构的分析，分子物性检测，以及精细的显影等。
这些信息的获取有效地提高了热电技术、纳米传感技术以及纳米成像技术的有效性，因此，谱图可以理解为分子结构和构型化学性质的“镜像”，这非常有助于显示物质与生物系统之间的相互作用。
电子显微镜的能谱分析不仅可以在科学研究中发挥作用，而且在生活中也可以看到它的分辨率之高、检测精度之准确。
在工业制造和农业生产中，电镜的能谱分析使得可以有效地控制生产的质量和效率，检测聚合物的粘度及其他物性性质，同时可以检测农产品中毒素成分，从而确保农产品的安全，而不会损害人类健康。
总而言之，电子显微镜的能谱分析是纳米技术应用中的重要技术，它使得我们有效地检测到一些极微小的结构，同时可以检测出具有优异性能的物质，这对于我们的生活娱乐和工作研究都非常有帮助。
扫描电镜能谱分析实验报告
扫描电镜能谱分析实验报告实验报告篇一：扫描电镜能谱分析实验能谱分析对于确定样品的结构与组成有着重要意义。
本实验通过探究硅片中磷原子的能级结构，得出结论。
具体实验方案如下： 1.扫描电镜分析：采用SPZ100型旋转扫描电子能谱仪，按国家标准，完成了对Z型和P型样品的能量分析。
2.测试分析：采用德国克劳斯特K40光谱仪测试待测样品，得出其成分分析值为：样品组成为：Si85%～91%、 Al2O31.5～3%、 Sn1.0～2.3%、 Fe0.6～0.7%、 S0.2～0.3%、 Cl0.4～0.8%、 Cu0.02～0.1%。
扫描电镜主要由真空系统、电子学系统和信号处理及图像采集系统组成。
与光学显微镜相比，电子显微镜具有极大的优越性，这是因为电子束具有极高的速度，可在瞬间获得数百万的信息，放大倍率一般在1万倍左右。
它是一种多功能的高分辨显微镜。
自从上世纪90年代以来，随着电子显微镜技术的发展，扫描电镜作为现代显微分析领域中研究生命科学和材料科学等方面的有力工具，已广泛应用于各个领域，而且，扫描电镜能谱分析技术也已被应用到众多领域。
例如：样品制备的表征，多元素同时分析，信号提取和图像重建，表面形貌和孔洞分析等。
对于石墨材料的扫描电镜能谱分析的目的主要是： 1、进行表面扫描电镜（ SEM）和反射电镜（ RIM）表面组成的表征； 2、确定石墨材料中的杂质类型及含量； 3、观察石墨层中二维或三维缺陷及结构缺陷； 4、确定石墨中裂纹的存在位置和走向。
扫描电镜(SEM)是当前应用最为广泛的表面结构研究手段之一。
扫描电镜能谱分析技术包括X射线光电子能谱和俄歇电子能谱，其中俄歇电子能谱又称“无损定量分析”。
俄歇电子能谱实际上是一种能量分析方法，它只分析特定能量的电子。
在原子吸收测量中，测量电子的能量范围约在0.1～0.45ev，此时单能态分辨能力较差，因此，采用双能级分析(即俄歇电子能谱)，能够更好地对样品进行表征。
扫描电镜分析简介
扫描电镜分析简介扫描电镜（Scanning Electron Microscopy，SEM）是一种常用的材料分析技术，通过表面扫描电子束所产生的电子与样品表面相互作用，测量和分析电子束与样品之间的相互作用现象，得到图像和各种表征参数，从而实现对样品微观结构的观察和分析。
SEM的工作原理是将样品置于真空条件下，利用电子枪产生高能电子束，以扇形或螺旋形的方式扫描在样品表面，当电子束与样品相互作用时，部分电子进入样品表面产生的电子云，将原本在电子束路径上不可见的电子转化为可见的信号。
这种信号包括二次电子（Secondary Electrons, SE）和反射电子（Backscattered Electrons, BSE）两种，二次电子主要来自于样品表面物质的元素分布和拓扑结构，反射电子则主要来自于电子束与原子核的碰撞反射。
通过收集、放大和检测这些反射电子，就可以获取样品的电子图像。
SEM与传统的光学显微技术相比，具有以下优点：1.高分辨率：SEM的分辨率可达到亚纳米级别，能够观察到更小的细节和粒子。
2.能够观察非导电材料：相对于传统的透射电镜，SEM可以直接观察非导电材料，不需要特殊的样品制备。
3.大深度焦距：SEM具有较大的深度焦距，可以获得更清晰的三维像。
4.显示能力强：SEM可以生成高对比度的图像，并且具有较强的深度感。
5.多功能性：SEM除了观察样品表面形貌外，还可以进行成分分析、晶体结构分析、导电性测量等多种功能。
SEM主要应用于材料研究、生物医学、纳米科学等领域。
在材料研究中，SEM常用于观察材料的晶体形貌、断口形貌、金属表面的腐蚀和磨损等。
在纳米科学领域，SEM可以用于观察纳米材料的形貌和尺寸分布，同时还可以通过能谱分析技术，得到不同区域的元素组成。
在生物医学中，SEM可以观察细胞结构、病毒和细菌等微生物形态特征，对研究细胞生物学、病理学等具有重要意义。
为了更好地进行SEM分析，需要注意以下几个方面的问题：1.样品制备：样品要求具有一定的导电性，通常需要进行金属镀膜或者冷冻干燥等处理才能满足要求。
电镜图像的分析
通过图像处理技术，可以对颗粒 的形状进行描述和分析，例如球 形度、圆度等参数，有助于了解 颗粒的结晶度和形成过程。
表面粗糙度分析
表面纹理
电镜图像可以观察材料表面的微观纹 理，包括沟壑、凸起等结构，这些结 构对材料的物理和化学性质有重要影 响。
粗糙度参数
通过测量表面纹理的尺寸和分布，可 以计算出表面粗糙度参数，如均方根 粗糙度、算术平均粗糙度等，用于评 估表面的平整度和光滑度。
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电镜图像的分辨率
分辨率定义
分辨率是指电镜图像中能够清晰分辨最小细节的能力，通常以长 度或线对数表示。
分辨率限制因素
分辨率受到多种因素的影响，包括电子束的波长、探测器类型和 尺寸、样品性质以及成像模式等。
分辨率比较
不同电镜技术之间存在分辨率差异，例如透射电镜（TEM）和 扫描电镜（SEM）在分辨率上有所不同。
电镜图像的分析
contents
目录
• 电镜图像简介 • 电镜图像的获取与处理 • 电镜图像的定性分析 • 电镜图像的定量分析 • 电镜图像的分辨率与质量评估 • 电镜图像分析的挑战与展望
01 电镜图像简介
电镜图像的定义
电子显微镜（简称电镜）是一种使用电子束代替可见光的显微镜，能够观察更微 小的结构。电镜图像是通过电镜观察得到的图像，具有高分辨率和高对比度。
图像的统计分析
像素强度分布
对电镜图像的像素强度进行统计分析，可以得到像素强度分布直方图，用于描 述图像的灰度级分布和对比度。
图像的纹理特征
通过对图像的纹理特征进行分析，可以提取出与材料性质相关的参数，例如颗 粒密度、孔隙率等，有助于对材料的结构和性质进行深入理解。
透射电镜分析的应用
透射电镜分析的应用引言透射电镜是一种非常重要的材料表征工具，能够对材料的微观结构进行高分辨率的观察和分析。
它利用电子束通过样品的方式来观测样品的内部结构。
透射电镜分析技术在材料科学、生物学、纳米科学等领域有着广泛的应用。
本文将介绍透射电镜分析技术的原理和应用。
原理透射电镜使用电子束而不是光束进行观测，因为电子具有更短的波长，可以提供更高的分辨率。
透射电镜通常由电子源、透镜系统、样品和检测器四部分组成。
电子源产生高速电子，然后通过透镜系统进行聚焦，使电子束能够通过样品。
样品一般是薄片状，以确保电子束可以透过样品并与样品中的原子相互作用。
最后，检测器收集经过样品的电子，并生成图像。
应用领域材料科学透射电镜在材料科学领域的应用非常广泛。
它可以帮助科学家观察材料的晶体结构、晶界、位错等微观结构信息。
透射电镜分析可以提供关于材料结构的详细信息，从而帮助科学家了解材料的物理、化学性质以及材料的制备过程中可能存在的问题。
透射电镜在材料科学中的一个重要应用是纳米材料的研究。
由于透射电镜具有高分辨率的特点，可以观察纳米尺度下材料的结构和形貌，对纳米材料的制备和性能研究提供了重要工具。
生物学透射电镜在生物学领域也有广泛的应用。
通过透射电镜观察生物样品，可以揭示生物分子的结构和组织的细微结构。
例如，透射电镜可以帮助科学家观察细胞的超微结构，如细胞核、线粒体、内质网等细胞器的形态和位置。
透射电镜还可以用于研究病毒、细菌和其他微生物的结构。
通过观察这些微生物的细节，可以了解它们的生物活动、病毒的感染机制等，从而为疾病的预防和治疗提供重要的依据。
纳米科学在纳米科学领域，透射电镜是一种非常重要的工具。
通过透射电镜可以观察纳米材料的形貌、尺寸和结构等信息，从而帮助科学家了解纳米材料的性质和应用。
透射电镜在纳米科学中的一个重要应用是纳米颗粒的研究。
科学家可以观察纳米颗粒的形貌、尺寸和分布，了解纳米颗粒的生长机制和性质。
透射电镜还可以用于研究纳米材料的结构和界面等问题，为纳米材料的设计和制备提供重要的指导。
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。
电镜扫描分析2篇
电镜扫描分析2篇第一篇：电镜扫描分析电镜扫描分析是一种高分辨率显微技术，它可以将样品表面的微观结构、形态和成分以高分辨率、高灵敏度的数字化图像进行观测、分析和表征。
电镜扫描分析技术在材料科学、生物医学、地质矿物学、纳米技术等领域广泛应用，已成为现代材料科学研究的必备手段之一。
电镜扫描分析的基本原理是利用电子束扫描样品表面，通过测量和记录散射电子、二次电子、反射电子、背散射电子等信号的强弱，获取样品表面的微观形态和成分信息。
电子束在扫描样品表面时，会与样品表面的原子和分子发生相互作用，产生各种信号。
这些信号通过相应的检测器采集，经过数字化处理和图像重构，最终呈现出具有高分辨率、高对比度和高灵敏度的数字化图像。
电镜扫描分析技术有多种类型，如传统扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、扫描透射电镜（STEM）等。
其中，SEM是最常用的电镜扫描分析技术之一。
SEM利用电子束扫描样品表面，测量样品表面的二次电子信号，通过控制扫描线圈和检测器的位置，可以获得样品表面的图像信息。
SEM可以对样品进行快速成像，分辨率高，具有纵向大深度、便于表面形态、纹理等细节的分析特点。
电镜扫描分析技术在许多领域的应用已经得到广泛认可，包括微电子学、半导体、陶瓷、金属、医学生物、材料科学、纳米技术、环境监测等。
电镜扫描分析技术能够提供高分辨率、高对比度、高灵敏度的数字化图像和成分分析，对于研究微观结构、分析成分、表征物理化学性能等具有非常重要的作用。
在今后的科技领域，电镜扫描分析技术将会得到更广泛的应用。
第二篇：电镜扫描分析的应用电镜扫描分析技术是一种重要的样品表面成像技术，具有高分辨率、高对比度和高灵敏度等特点，已经广泛应用于材料、化学、生物、医学等领域。
下面是电镜扫描分析在不同领域的应用举例：材料科学：电镜扫描分析技术在材料领域的应用范围广泛，如半导体、金属、陶瓷、塑料等材料的成分分析、热处理效果、表面形貌分析等。
电镜触角数据分析方法
电镜触角数据分析方法
给的是颗粒图像的直观数据，容易理解。
但其缺点是样品制备过程会对结果产生严重影响，如样品制备的分散性，直接会影响电镜观察质量和分析结果。
电镜取样量少，会产生取样过程的非代表性。
适合电镜法粒度分析的仪器主要有扫描电镜和透射电镜。
普通扫描电镜的颗粒分辨率一般在6nm左右，场发射扫描电镜的分辨率可以达到0.5nm。
扫描电镜对纳米粉体样品可以进行溶液分散法制样，也可以直接进行干粉制样。
对样品制备的要求比较低，但由于电镜对样品有求有一定的导电性能，因此，对于非导电性样品需要进行表面蒸镀导电层如表面蒸金，蒸碳等。
一般颗粒在10纳米以下的样品比较不能蒸金，因为金颗粒的大小在8纳米左右，会产生干扰的，应采取蒸碳方式。
扫描电镜有很大的扫描范围，原则上从1nm到mm量级均可以用扫描电镜进行粒度分析。
而对于透射电镜，由于需要电子束透过样品，因此，适用的粒度分析范围在1到300nm之间。
对于电镜法粒度分析还可以和电镜的其他技术连用，可以实现对颗粒成份和晶体结构的测定，这是其他粒度分析法不能实现的。
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FEI Tecnai F20 Field emission TEM
JOEL-JEM高分辨透射电镜
TEM基本结构
TEM组成
• 照明系统（电子枪，加速管，聚光与偏转系 统）
• 成像系统（物镜，中间镜，投影镜和光阑） • 观察和照相系统 • 样品台和式样架 • 真空系统
照明系统
电子枪
1，热电子发射型电子枪
物镜
物镜背焦面 物镜像平面
成像操作
中间镜物平面 中间镜 中间镜像平面
TEM样品架
碳支持膜
样品架结构
Ⅲ.TEM样品制备
将大块材料加工成TEM样品的工艺要求
• 样品的微结构必须和大块样品一致 • 样品有足够的透明度 • 样品在制备和操作过程中不能有显著
的形变或损坏 • 样品制备过程中应避免表面氧化腐蚀
等效光源
2，场发射型电子枪（FEG）
等效光源
聚光系统
TEM
EDS
第1聚光镜（C1）
第2聚光镜（C2） 光阑
小聚光镜（CM）
物镜前方磁场 样品
物镜后方磁场
物镜
成像系统
样品 物镜 物镜光阑 选区光阑
中间镜（倍率可变0～20×）
投影镜
接收屏
物镜
阿贝成像原理
物镜
物镜背焦面 物镜像平面
衍射操作
中间镜物平面 中间镜 中间镜像平面
h
2emU
120kV : 0.003nm
理论分辨率：～0.02 Å，实际分辨率：～2 Å
二，电磁透镜
匀强磁场
B
v v0
v//
R
h
v
F2
B F
F1
B
v 线圈(磁镜)
非均匀磁场
短磁透镜
带软磁铁壳与极靴的电磁透镜
磁场强度
软铁壳透镜
极靴透镜 简单螺线管
透镜中心
短磁透镜焦距
f
K
Ur (IN )2
r1 : r2 : r3
1:1:1 d1 d2 d3
对于立方晶系
d
a
a
H 2 K 2 L2
N
r12 : r22 : r32 N1 : N2 : N3
考虑消光条件：
fcc : (111), (200), (220), (311), (222), (400), (331), (422) r12 : r22 : r32 3 : 4 : 8 :11:12 :16 :19 : 20
• 样品采用或加工成薄晶体，倒易阵点变成 倒易杆，增加了与Ewald球相交的机会。
• Ewald球半径很大，衍射角很小，衍射斑点 大致分部在一个二维倒易面内。
晶带定理：
uh vk wl 0
[u, v, w]
零层倒易平面
(h1, k1, l1)
(h2 , k2 , l2 )
O
(h1, k1, l1) (h1, k1, l1)
h1k1l1 : (331), (331), (313), (313), (133), (133)
h3k3l3 : (420), (240), (204), (402), (124), (142)
立方晶系：
cos
h1h3 k1k3 l1l3
h12 k12 l12 h32 k32 l32
FIB技术的应用
• 微纳米切割工具
J. Micromech. Microeng 11,287 (2001)
• 审查与修改集成电路 • 修复光学掩模
• 制作透射电镜样品
FEI DB 235聚焦离 子束系统
电子显微分析2
TEM电子衍射
物镜
物镜背焦面 物镜像平面
衍射操作
中间镜物平面 中间镜 中间镜像平面
h1k1l1 : (331), h2k2l2 : (111), h3k3l3 : (420)
[uvw] [h2k2l2 ][h1k1l1] [111][331] abc abc
[uvw] h1 k1 l1 1 1 1 [123] h2 k2 l2 3 3 1
根据衍射花样确定物相
L rd
111 f L1 L2 M f
L1 f
物镜（强磁透镜）
电磁透镜像差
1，球差
球差大小
rS
RS M
rS CS 3
2 RS
2，像散
透镜磁场旋转对称性被破坏所致，可利用 像消散器补偿。
强聚焦方向
弱聚焦方向
3，色差
高能电子
色差大小
rc
Rc M
rC
CC[(
V V
)2
( 2I I
)2 ]1 2
α
2 RC
低能电子
4，电磁透镜实际分辨率由衍射效应、球差、 色差和像散共同决定。以上几种像差，球差 影响最大，且没有简便方法可以消除。
衍射决定的分辨率：
rd
0.61
球差决定的分辨率：
rs Cs 3
分辨率及最佳孔径角：
r 3 4Cs1 4
1
C4 1 s
4
Ⅱ.透射电子显微镜
Transmission Electron Microscope, TEM
Байду номын сангаас 粉末样品
• 薄膜样品 1，切薄片 线切割或金刚石圆盘 锯切出样品薄片。 2，切Φ3mm圆片
3，预先减薄 机械法,化学法
4，最终减薄 双喷电解抛光法 离子减薄法
聚焦离子束（FIB）法加工薄膜样品
• 液态金属离子源（Liquid Metal Ion Source）
Act Astronautica, 69,822 (2001)
电子衍射的Bragg方程
(HKL)
2
2dHKL sin 103 nm
dHKL 101 nm
1
O k GHKL
电镜样品：薄膜倒 易阵点沿法线方向 扩展为倒易杆。
O
零层倒易面
电子衍射特点
• 以满足布拉格方程作为产生衍射的必要条 件，衍射花样类似于XRD照相法图案。
• 电子波长远小于X射线：衍射角很小。
固体物理实验方法
五，电子显微分析1
Ⅰ.电子光学基础
一，显微镜分辨率
圆孔衍射光斑（爱里斑）
衍射相关的分辨率(瑞利判据) r 0.61 n sin
r 0.61 , N.A nsin 数值孔径
N.A
S1
S2
可分辨
100%
S1
恰可分辨
73.6%
S2
S1 S2
不可分辨
电子波
h
mv 1 mv2 eU 2
2
O 零层倒易面
L：相机长度
2 GHKL 2 L r dHKLr L rd
r L tan 2 2L 2dHKL sin 2d HKL L rd
L : 相机常数
r
单晶电子衍射
已知晶体结构，确定晶体取向
Ni（fcc）单晶的简单电子衍射花样
h1k1l1
r1
1 82
r2
h2k2l2
r3 2 76
h3k3l3
L 1.12nm mm
r1 13.9 mm
d1 0.0805 nm
{331}
r2 3.5 mm
d2 0.2038 nm
{111}
r3 14.25 mm
d3 0.0784 nm
{420}
设定h2k2l2 为111。
r1 r3 r2 , h1k1l1 h3k3l3 h2k2l2 111