扫描电子显微镜(sem-eds)初步认识

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扫描电镜sem和EDS【完整版文档】

一、能谱仪
能谱仪全称为能量分散谱仪(Energy Dispersive X-ray Spectrometer ， EDS, EDX)配备X射线能谱仪EDS后发展成分析扫描电镜，不仅比X射线波谱仪WDS分析速度快、灵敏度高、也可进行定性和无标样定量分析。 • EDS发展十分迅速，已成为仪器的一个重要组成部分，甚至与其融为一体。 • EDS也存在不足之处，如能量分辨率低，一般为129—155 eV, 以及 Li (Si) 晶体需在低温下使用(液氮冷却)等。X射线波谱仪分辨率则高得多，通常为5—10 eV，且可在室温下工作。最近发展起来的高纯锗Ge探测器，不仅提高了分辨率，而且扩大了探测的能量范围(从25 keV扩展到100 keV)，特别适用于透射电镜。
• SEM可以通过样品上方的电子检测器检测到具有不同能量的信号电子有背散射电子、二次电子、吸收电子、俄歇电子等。
1．二次电子像衬度及特点
二次电子信号主要来自样品表层5~10 nm深度范围，能量<50 eV
二次电子成像的衬度主要是样品表面形貌的反映
二次电子像的衬度可以分为以下几类：
(1)形貌衬度 (2)成分衬度 (3)电压衬度 (4)磁衬度(第一类)
• 基于STM的基本原理，随后又发展起来一系列扫描探针显微镜（SPM）。如：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）等。这些新型显微技术都是利用探针与样品的不同相互作用来探测表面或界面在纳米尺度上表现出的物理性质和化学性质。
扫描电子显微镜 (Scanning Electron Microscopy, SEM)
利用样品对光的吸收形成明暗反差和颜色变化
要求真空
要求真空 1.33x10-5～ 1.33x10-3Pa

SEM和EDS

附件易配置：同时进行形貌观察和成分分析
电子束与固体样品相互作用时产生的物理信号
电子散射分类：（1）弹性散射：方向改变，能量
基本不变特点：符合布拉格定律，携带晶
体结构﹑对称性﹑取向和样品厚度等信息。（2）非弹性散射：既改变方向，又减少能量
特点：伴有其它信息的产生，也可能携带成分和化学信息。电子显微镜常用的信号二次电子，背散射电子， X射线，俄歇电子，透射电子，吸收电子，阴极荧光
Si(Li)检测器
目前最常用的是Si(Li)X射线能谱仪，其关键部件是Si(Li) 检测器，即锂漂移硅固态检测器，它实际上是一个以Li为施主杂质的n-i-p型二极管。
Si(Li)检测器探头结构示意图
锂漂移硅Si(Li)探测器
Si(Li)探测器处于真空系统内，其前方有一个7-8 m的铍窗，整个探头装在与存有液氮的杜瓦瓶相连的冷指内。
扫描电镜的特点
高分辨率：1nm
较高的放大倍数（20-20万倍连续可调）
景深大：成像富有立体感，可直接观察各种凹凸不平表面的细微结构
试样制备简单
只要将块状或粉末的、导电的或不导电的试样不加处理或稍加处理，就可直接放到SEM中进行观察。一般来说，比透射电子显微镜（TEM）的制样简单，且可使图像更近于试样的真实状态。
2.分析元素范围广
可分析Be-C f元素，基本涵盖了日常所用材料中的元素。
3.分析速度块，不损坏试样
可快速自动进行点﹑线﹑面多种方法分析，几分钟即可完成定性和定量分析，分析过程不损害试样。
4.定性定量准确
主元素定量分析相对误差为2%-3%
5.制样简单﹑测试方便
能谱仪的分析方法
一、点分析，指入射电子束固定在试样的分析点上进行的定性或定量分析，也可以描述为高倍下入射电子束集中于试样表面非常微小区域扫描

扫描电子显微镜

扫描电子显微镜
2023-11-08
目录
• 扫描电子显微镜简介 • 扫描电镜的结构与原理 • 扫描电镜的操作流程 • 扫描电镜的图像特点与解析 • 扫描电镜的最新发展与应用 • 扫描电镜的维护与保养
01
扫描电子显微镜简介
定义与原理
定义
扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）是一种利用电子束扫描样品表面，通过检测样品发射的次级电子、反射电子等获取表面微观结构信息的电子显微镜。
03
扫描电镜的操作流程
样品的制备
样品选择
选择具有代表性的样品，考虑其大小、形状、成分和稳定性等因素，以确保能够准确反映
所需观察的细节。
样品处理
对样品进行预处理，如清洗、干燥、研磨等，以去除可能干扰观察的杂质或水分，并确保样品表面平整、干净。
涂覆导电层
对于非导电样品，需要在其表面涂覆一层薄而均匀的导电层，如金属或碳膜，以避免电荷积累和图像畸变。
扫描控制器
扫描控制器是用来控制扫描线圈的装置，通常由计算机或专用控制器实现，通过控制线圈电流的幅度和频率来实现电子束的扫描。
成像系统
信号收集系统
信号收集系统是用来收集样品表面产生的次级电子、反射电子和透射电子等信号的装置，通常由多个探测器和信号处理电路组成。
成像显示器
成像显示器是用来显示扫描电镜观察到的图像的装置，通常由计算机和高分辨率显示器实现，通过将收集到的信号转换成图像数据并显示出来，实现样品的可视化观察。
扫描电镜的图像解析
01
02
03
表面形貌
通过观察样品的表面形貌，可以了解样品的粗糙度、颗粒大小等信息。

电子行业扫描电子显微镜

电子行业扫描电子显微镜简介电子显微镜是一种使用电子束来观察和放大物质的显微镜。

扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是其中一种常见的电子显微镜，广泛应用于电子行业。

本文将介绍扫描电子显微镜的基本原理、应用领域以及未来发展趋势。

扫描电子显微镜的工作原理扫描电子显微镜通过使用电子束来扫描样品表面，并测量产生的信号来生成高分辨率的图像。

相比于传统的光学显微镜，扫描电子显微镜具有更高的分辨率和深度。

扫描电子显微镜通常包括以下几个主要部分：1. 电子源电子源是扫描电子显微镜的关键组成部分，常见的电子源类型包括热阴极、冷阴极和场发射电子源。

热阴极电子源是最常用的一种，通过加热金属丝来产生热电子。

2. 电磁透镜系统电磁透镜系统用于聚焦电子束，使其能够准确地扫描样品表面。

透镜系统通常包括凸轨道透镜、圆锥轨道透镜和偏转电磁铁。

3. 样品台样品台是放置待观察样品的部分，通常可以在X、Y和Z方向上进行精确的移动和定位。

样品通常需要进行特殊的准备，例如金属涂层和真空处理，以确保良好的扫描效果。

4. 探测器探测器用于测量样品表面反射、散射或辐射出的信号。

常见的探测器类型包括二次电子检测器、反射电子检测器和能谱仪。

这些信号可以用来生成图像、测量样品表面形态或进行成分分析。

扫描电子显微镜的应用领域扫描电子显微镜广泛应用于电子行业的各个领域，主要包括以下几个方面：1. 功能材料表征扫描电子显微镜可以对各种功能材料进行表征，如半导体材料、涂层材料和光学材料。

通过观察和分析材料的微观结构和表面形貌，可以评估材料的性能和质量。

2. 元器件研究和分析扫描电子显微镜可以用于研究和分析各种电子元器件，如集成电路、电阻器和电容器。

通过观察元器件的微观结构和形貌，可以评估其品质、可靠性和制造工艺。

3. 纳米技术研究扫描电子显微镜在纳米技术研究中发挥着重要作用。

通过观察纳米材料的结构和形貌，可以研究和控制纳米尺度的特性和行为。

扫描电子显微镜简介

ChengF
工作原理
扫描电镜工作原理图
ChengF
工作方式
扫描电镜中，用来成像的信号主要是二次电子，其次是背反射电子和吸收电子，X射线和俄歇电子主要用于成分分析，其他信号的电子也用一定的用途。
ChengF
工作方式
电子束与固体样品表面作用时产生的信息
ChengF
工作方式
二次电子
二次电子是从表面5－10nm层内发射出来的，能量小于50eV，它对表面状态形貌非常敏感，能非常有效地显示试样表面的微观形貌。由于它发自试样表面层，入射电子还没有被多次散射，因此产生二次电子的面积与入射电子的照射面积基本相同，二次电子的空间分辨率较高，JSM5610二次电子分辨率为3nm。
●显示系统一般是把信号经处理输入电脑在显
示器上显示。
ChengF
扫描电镜的结构
闪烁体计数器
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扫描电镜的结构
真空系统
真空系统在电子光学仪器中十分重要,这是因为电子束只能在真空下产生和操纵。对于扫描电子显微镜来说,通常要求真空度优于10-3～10-4Pa。任何真空度的下降都会导致电子束散射加大,电子枪灯丝寿命缩短, 产生虚假的二次电子效应,严重影响成像的质量。因此,真空系统的质量是衡量扫描电子显微镜质量的参考指标之一。
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试样制备
试样应有良好的导电性，或至少试样表面导电性要好。导电性不好的试样，如高分子材料、陶瓷、生物样等再入射电子的照射下，表面容易积累电荷严重影响图像质量。对不导电的试样，必须进行真空镀膜，在试样表面蒸镀一层厚约10nm的金属膜或碳膜，以避免荷电现象。真空镀膜技术还可以提高表面二次电子发射率，提高图像衬度。
背反射电子

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。

扫描电子显微镜(SEM)简介

关机与清理
完成观察后，关闭扫描电子显微镜主机和计算机，清理样品台，保持仪器整洁。
注意事项
样品求
确保样品无金属屑、尘埃等杂质，以免损坏镜体或影响成像质量。
避免过载
避免长时间连续使用仪器，以免造成仪器过载。
保持清洁
定期清洁扫描电子显微镜的镜头和样品台，以保持成像清晰。
操作人员要求
操作人员需经过专业培训，了解仪器原理和操作方法，避免误操作导致仪器损坏或人员伤害。
操作方式
有些SEM需要手动操作，而有些型号则具有自动扫描和调整功能。
适用领域
不同型号的SEM适用于不同的领域，如材料科学、生物学等，选
择时应考虑实际应用需求。
04
SEM的操作与注意事项
操作步骤
01
02
03
开机与预热
首先打开电源，启动计算机，并打开扫描电子显微镜主机。预热约30分钟，确保仪器稳定。
场发射电子源利用强电场作用下的金属尖端产生电子，具有高亮度、低束流的优点，但需要保持清洁和稳定的尖端环境。
聚光镜
聚光镜是扫描电子显微镜中的重要组成部分，它的作用是将电子束汇聚成细束，并传递到样品表
面。
聚光镜通常由两级组成，第一级聚光镜将电子束汇聚成较大直径的束流，第二级聚光镜进一步缩
小束流直径，提高成像质量。
生态研究
环境SEM技术可以应用于生态研究中，例如观察生物膜、土壤结构等，为环境保护和治理提供有力支持。
THANKS
感谢观看
样品放置
将样品放置在样品台上，确保样品稳定且无遮挡物。
调整工作距离
根据样品特性，调整工作距离（WD）至适当位置，以确保最佳成像效果。
操作步骤

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。

(精品)扫描电子显微镜SEM和能谱分析技术EDS

背散射电子检测
EDS
能量分辨率：132eV 分析范围:Be-U
JEOL-6380/SEM的工作界面
颗粒
10，0000-Au 6，0000-纳米晶金刚石
薄膜及涂层材料
昆虫
生物材料头发
EDAX-EDS的工作界面---谱线收集
能谱谱线收集实例
Element CK OK AlK SiK MoL CrK MnK FeK
6 能谱仪（EDS）的结构
7 能谱仪（EDS）的特点
优点
1）快速并且可以同时探测不同能量的X-光能谱 2）接受信号的角度大。 3）仪器设计较为简单 4）操作简单
性能分析时间检测效果谱鉴定试样对检测影响探测极限定量分析精度
EDS 几分钟 100％简单较小
700ppm ±5－10％
缺点
1）能量解析度有限 2）对轻元素的探测能力有限
3）探测极限 4) 定量能力有限
8 仪器功能介绍及应用
型号日本电子JEOL-6380LV 美国EDAX GENESIS 2000
SEM/EDS的主要性能指标
SEM
分辨率：高真空模式：3.0nm；低真空模式：4.0nm 低真空：1－270Pa 加速电压：0.5KV-30KV 放大倍数：5倍-30万倍电子枪：W发卡灯丝式检测器：高真空模式和低真空模式下的二次电子检测，
号，大小和极性相同，而对于形貌信
息，两个检测器得到的信号绝对值相
同，其极性相反。
Al
Sn
二次电子图像 VS. 背散射电子图像
4 扫描电镜对样品的作用－－
物镜光栏、工作距离与样品之间的关系
物镜光栏的影响
工作距离的影响
5 能谱仪（EDS）的工作原理

sem-eds原理

sem-eds原理SEM-EDS 原理SEM-EDS（Scanning Electron Microscopy with Energy Dispersive X-ray Spectroscopy）是一种常用于材料表征和分析的技术。

它结合了扫描电子显微镜（SEM）和能量散射X射线光谱（EDS），能够提供样品的高分辨率显微图像以及元素成分分析的定量数据。

SEM-EDS 技术基于以下原理：1. 扫描电子显微镜（SEM）SEM 使用高能电子束扫描样品表面，与传统光学显微镜相比，SEM 具有更高的放大倍数和更好的分辨率。

电子束与样品碰撞时，产生信号包括二次电子、反射电子、散射电子等。

这些信号被探测器捕获并转换成电子图像。

2. 能量散射X射线光谱（EDS）EDS 是一种通过测量样品中产生的X射线能谱来确定元素组成的技术。

当电子束与样品相互作用时，样品中的原子会被激发，发出特定能量的特征X射线。

EDS 探测器会收集并测量这些X射线，然后通过能谱分析确定元素的存在和相对丰度。

3. 样品准备在进行SEM-EDS 分析之前，样品需要进行适当的准备。

通常包括样品的切割、抛光和金属涂覆等步骤，以提高样品表面的平整度和导电性。

4. 分析和解释在SEM-EDS 分析过程中，首先通过SEM 获取样品的显微图像，可以观察样品表面的形貌和结构。

然后利用EDS 技术对样品进行元素分析，得到元素的质量百分比、相对丰度以及定性信息。

可以通过比对数据库中的元素能谱图谱进行元素的鉴定。

使用SEM-EDS 技术，研究人员可以观察和分析样品的微观形貌和元素成分，从而获取关于样品物理和化学性质的信息。

由于其高分辨率和定量性能，SEM-EDS 在材料科学、地质学、生命科学等领域得到广泛应用。

通过将SEM 和EDS 结合，提供了一种强大的分析工具，有助于解决材料研究和质量控制中的问题。

SEM扫描电子显微镜基础知识

扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope)基础知识一、扫描电子显微镜的工作原理扫描电镜是用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像。

试样为块状或粉末颗粒，成像信号可以是二次电子、背散射电子或吸收电子。

其中二次电子是最主要的成像信号。

由电子枪发射的能量为 5 ～ 35keV 的电子，以其交叉斑作为电子源，经二级聚光镜及物镜的缩小形成具有一定能量、一定束流强度和束斑直径的微细电子束，在扫描线圈驱动下，于试样表面按一定时间、空间顺序作栅网式扫描。

聚焦电子束与试样相互作用，产生二次电子发射（以及其它物理信号），二次电子发射量随试样表面形貌而变化。

二次电子信号被探测器收集转换成电讯号，经视频放大后输入到显像管栅极，调制与入射电子束同步扫描的显像管亮度，得到反映试样表面形貌的二次电子像。

二、扫描电镜具有以下的特点(1) 可以观察直径为0 ～ 30mm的大块试样(在半导体工业可以观察更大直径)，制样方法简单。

(2) 场深大、三百倍于光学显微镜，适用于粗糙表面和断口的分析观察；图像富有立体感、真实感、易于识别和解释。

(3) 放大倍数变化范围大，一般为 15 ～ 200000 倍，对于多相、多组成的非均匀材料便于低倍下的普查和高倍下的观察分析。

(4) 具有相当高的分辨率，一般为 3.5 ～ 6nm。

(5) 可以通过电子学方法有效地控制和改善图像的质量，如通过调制可改善图像反差的宽容度，使图像各部分亮暗适中。

采用双放大倍数装置或图像选择器，可在荧光屏上同时观察不同放大倍数的图像或不同形式的图像。

(6) 可进行多种功能的分析。

与 X 射线谱仪配接，可在观察形貌的同时进行微区成分分析；配有光学显微镜和单色仪等附件时，可观察阴极荧光图像和进行阴极荧光光谱分析等。

(7) 可使用加热、冷却和拉伸等样品台进行动态试验，观察在不同环境条件下的相变及形态变化等。

三、扫描电镜的主要结构1.电子光学系统：电子枪；聚光镜（第一、第二聚光镜和物镜）；物镜光阑。

扫描电子显微镜X射线能谱仪(SEMEDS)

扫描电子显微镜/X射线能谱仪(SEM/EDS)美信检测扫描电子显微镜/X射线能谱仪（SEM/EDS）是依据电子与物质的相互作用。

当一束高能的入射电子轰击物质表面时，被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征x射线和连续谱X射线、背散射电子、透射电子，以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。

原则上讲，利用电子和物质的相互作用，可以获取被测样品本身的各种物理、化学性质的信息，如形貌、组成、晶体结构、电子结构和内部电场或磁场等等。

SEM/EDS 正是根据上述不同信息产生的机理，对二次电子、背散射电子的采集，可得到有关物质微观形貌的信息，对x射线的采集，可得到物质化学成分的信息。

电子束激发样品表面示意图应用范围：1．材料组织形貌观察，如断口显微形貌观察，镀层表面形貌观察，微米级镀层厚度测量，粉体颗粒表面观察，材料晶粒、晶界观察等。

2．微区化学成分分析，利用电子束与物质作用时产生的特征X射线，来提供样品化学组成方面的信息，可定性、半定量检测大部分元素（Be4-PU94），可进行表面污染物的分析，焊点、镀层界面组织成分分析。

根据测试目的的不同可分为点测、线扫描、面扫描；3．显微组织及超微尺寸材料分析，如钢铁材料中诸如马氏体、回火索氏体、下贝氏体等显微组织的观察分析，纳米材料的分析4．在失效分析中主要用于定位失效点，初步判断材料成分和异物分析。

主要特点：1．样品制备简单，测试周期短；2．景深大，有很强的立体感，适于观察像断口那样的粗糙表面；3．可进行材料表面组织的定性、半定量分析；4．既保证高电压下的高分辨率，也可提供低电压下高质量的图像；技术参数：分辨率：高压模式：3nm，低压模式：4nm放大倍数：5~100万倍检测元素：Be4-PU94最大样品直径：200mm图象模式：二次电子、背散射应用图片：日立3400N+IXRF。

扫描电子显微镜SEM和能谱分析技术EDS

扫描电子显微镜SEM和能谱分析技术EDS 扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）和能谱分析技术（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy，EDS）是一种常用于材料科学和生物科学领域的先进工具，它们相互结合可以提供高分辨率的图像、元素成分分析以及相关属性的定量信息。

SEM是一种利用电子束扫描样品表面并形成二维或三维显微图像的技术。

与传统光学显微镜相比，SEM具有更高的分辨率和放大倍数，可以观察到微米级的细节。

SEM的工作原理是在真空或高真空环境中，通过加速电子束轰击样品表面，激发出一系列相互作用过程产生的信号。

这些信号包括次级电子（SE）和反射电子（BSE）等，它们与样品的形貌和组成有关。

SEM采用特殊的电子透镜和探测器系统，可以将这些信号转化为电子显微图像。

与SEM相结合的EDS能谱分析技术可以提供关于样品元素组成的定性和定量信息。

EDS是一种通过分析样品中X射线的能量和强度，来确定其元素成分的方法。

在SEM中，当电子束与样品相互作用时，会激发样品中的原子内层电子跃迁，产生特定能量的特征X射线。

EDS探测器可以测量这些X射线的能量，通过能量的定量分析，可以确定样品中的元素种类和相对含量。

EDS技术的定量分析需要校正和标定，校正是指校正探测器的能量响应，以准确测量X射线的能量；标定是指使用已知组成和浓度的实验样品进行这些校正和定量分析。

EDS技术对元素的检测范围和限量有一定的限制，对于轻元素的检测灵敏度较低，同时在多元素样品和复杂衬底的情况下，定量分析的精度也会受到影响。

SEM和EDS技术的结合可以提供更为全面和细致的样品分析。

SEM提供了样品的形貌和组织信息，可以观察到样品的微观结构和表面特征。

通过SEM观察到的微观特征，可以帮助解释材料的性能和行为。

而EDS的能谱分析可以提供关于样品成分的定性和定量信息，对材料的组成和标识也具有重要的作用。

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。

扫描电子显微镜

扫描电子显微镜ppt xx年xx月xx日CATALOGUE目录•扫描电子显微镜简介•扫描电子显微镜的基本原理•扫描电子显微镜的操作流程•扫描电子显微镜的优缺点•扫描电子显微镜的发展趋势与未来展望•参考文献01扫描电子显微镜简介扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）是一种利用电子束扫描样品表面，通过检测样品发射的次级电子、反射电子等获取表面微观结构信息的显微镜。

定义高分辨率、高景深、高立体感、色彩真实、以及能对样品进行各种分析（如元素分析、晶体结构分析、形貌分析等）。

特点定义与特点起源1938年，德国物理学家鲁斯卡通过实验研制成功第一台扫描电镜。

发展在随后的几十年中，扫描电镜的技术不断得到发展和完善，其应用领域也逐步扩大。

进步现代扫描电镜已经可以实现高分辨率、高景深、高立体感等优异性能，成为材料科学、生物医学、地球科学等领域中非常重要的研究工具。

发展历程应用领域研究材料的微观结构、缺陷、界面等。

材料科学生物医学地球科学其他领域观察细胞、组织、器官的微观结构，研究疾病的发生和发展机制等。

用于地质学、矿物学、地球化学等领域的研究。

如物理、化学、农业、环境科学等领域也有广泛的应用。

02扫描电子显微镜的基本原理电子束在扫描电子显微镜中，电子束是主要的工作物质，其能量范围一般在30-300keV。

电子与样品的相互作用当高能电子束打到样品表面时，会与样品原子发生相互作用，产生各种散射和发射的电子、次级电子、俄歇电子等。

电子束与样品相互作用信号收集在扫描电子显微镜中，通过特殊的探测器来收集各种散射和发射的电子，如次级电子、反射电子、透射电子等。

图像形成收集到的信号经过放大和成像系统处理后，形成我们看到的图像。

信号收集与图像形成扫描电子显微镜的分辨率主要受电子束的能量、样品的性质以及探测器的性能等因素影响。

一般来说，扫描电子显微镜的分辨率可以达到纳米级别。

分辨率在扫描电子显微镜中，图像的对比度取决于样品表面形貌、成分和相干性等因素。

扫描电子显微镜SEM和能谱分析技术EDS

扫描电子显微镜SEM和能谱分析技术EDS 扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析技术（EDS）是现代材料科学和纳米技术研究领域中常用的重要工具。

SEM通过扫描样品表面，利用高能电子束与样品表面相互作用产生的信号，从而获得样品高分辨率的图像。

而EDS则是一种能够定性和定量分析分布于材料样品中的元素种类以及其含量的分析技术。

SEM和EDS是相辅相成的技术，常常同时应用于样品的表征和分析。

SEM技术可以提供高分辨率的样品表面形貌信息。

通过SEM观察，我们可以了解材料表面的微观形貌、颗粒大小以及形态等。

SEM显微图像的分辨率通常达到纳米级别，这使得我们可以观察到许多微观细节。

此外，SEM还可以提供样品的三维形貌信息，通过倾斜样品或者旋转样品，可以获得不同角度的视图，从而形成立体效果。

通过SEM可以观察到各种不同材料的显微结构，如金属、陶瓷、聚合物等，因此被广泛应用于材料科学、能源材料、生物医学和纳米科技等领域。

然而，单纯的SEM观察只能提供样品形貌信息，并不能直接获得元素成分信息。

这时候EDS技术就派上用场了。

EDS技术利用特殊的X射线探测器，测量和分析样品表面上从中散射出的X射线，从而获得样品的化学元素成分及其含量信息。

当高能电子束作用在样品表面时，样品原子会被激发并跳跃到一个高能级，当原子从高能级退跃到低能级时会释放出能量，这个能量对应的就是一定能量的特定频率的X射线。

通过测量和分析这些特定频率的X射线，可以得到样品中各种元素的数据。

除了定性分析元素成分外，EDS还可以用于定量分析元素含量。

SEM和EDS技术的结合，可以实现样品表面形貌与元素成分的高分辨率综合分析。

通过SEM观察到的微观形貌结构可以与EDS获取的元素成分信息相印证，从而更全面地理解样品的特性。

比如，在材料科学中，研究人员可以通过SEM观察到材料的孔隙结构和相界面形貌，而通过EDS分析，可以确定材料中各个相的元素成分，进而推断材料的组成和性能。

扫描式电子显微镜(SEM)、X 光微区分析(EDS)、扫描探针显微术(STMAFM)

第㆔章掃描式電子顯微鏡(SEM)、X光微區分析(EDS)、掃描探針顯微術(STM/AFM)(STM/AFM) 引言在科學的發展史㆖，顯微技術㆒直隨著㆟類科學文明不斷㆞突破，科學研究及工業技術也隨著新的顯微技術的發明，而推至更微小的世界。

近十年來，隨著電子科技的進步，微電子元件已經邁入深次微米的尺度，本章將介紹㆕種目前最為常用的微結構表面分析儀器―掃描式電子顯微鏡(SEM)、X光微區分析(EDS)、掃描探針顯微術(STM/AFM)的基本原理及應用許明祺(25%)高基迪(25%) 蔡嘉慶(25%) 林姿伶(25%)3-1. 掃描式電子顯微鏡Scanning Electron Microscope（SEM）1.前言SEM的工作原理和理論構想在1935年由德國Knoll提出，而直到1942年時第㆒部實驗用的SEM才被正式使用。

但因成像的解析度不佳，尚須改進，所以在1959年時出現解析度為10nm的SEM。

直到1965年，由英國Cambridge公司才推出第㆒部商品化的SEM，隨著SEM的改良使得解析度提高、操作自動化、電腦化以及價格的降低。

製作容易、影像解析度高、放大倍率可達104以㆖，且有景深長的特性，亦可清楚的觀察表面起伏大的物體。

因此，SEM已是功能強大、使用普及的材料分析設備。

2.原理利用電子槍產生電子束經柵極（Wehnelt cylinder）聚集而形成幾十um大小的點光源，在陽極加速電壓（0.2〜0.4kv）作用㆘，再經過包含㆔個電磁透鏡所組成的電子光學系統，使電子束聚焦成㆒細小約幾個nm的電子束照射試片表面，由於末端透鏡㆖裝有掃描線圈，其主要是用來偏折電子束，使其在試片㆖能做㆓度空間的掃描，並且此掃描器與陰極射線（CRT）㆖掃描同步，當此電子束打至試片時會激發出㆓次電子（secondary electron）和反射電子。

這些電子被偵測器偵測時，訊號經由放大器送至CRT，由於掃描線圈㆖的電流與顯像管的電流是同步的，所以，試片表面㆖任㆒點產生的訊號和顯像管相互對應，因此，試片表面的形貌、特徵等可藉由同步成像的方式而㆒㆒表現出來。