扫描电镜分析
_扫描电镜与电子探针分析
_扫描电镜与电子探针分析扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）和电子探针分析（Energy Dispersive X-ray Spectroscopy，EDS）是现代材料科学和纳米技术领域中广泛应用的两种重要分析技术。
本文将分别介绍扫描电镜和电子探针分析的原理、仪器结构和应用。
一、扫描电镜（SEM）扫描电镜是一种基于电子束的显微镜，通过聚焦的电子束对样品表面进行扫描，获得高分辨率的图像。
相比传统光学显微镜，SEM具有更高的分辨率和更大的深度聚焦能力。
SEM的工作原理如下：1.电子源：SEM使用热阴极电子枪产生的高速电子束。
电子束由一根细丝产生，经过加热后电子从细丝上发射出来。
2.透镜系统：电子束经过电子透镜系统进行聚焦和调节。
透镜系统包括几个电磁透镜，用于控制电子束的聚焦和扫描。
3.样品台：样品台用于固定样品并扫描表面。
样品通常需要涂覆导电性材料，以便电子束可以通过样品表面。
4.探测器：SEM使用二次电子和背散射电子探测器来检测从样品表面散射的电子。
这些探测器可以转化为图像。
SEM可以提供高分辨率的表面形貌图像，并通过电子束的反射和散射来分析样品的成分、孔隙结构和晶体结构等。
其应用广泛，包括材料科学、纳米技术、电子器件等领域。
二、电子探针分析（EDS）电子探针分析是一种基于X射线的成分分析技术，常与扫描电镜一同使用。
EDS可以对样品的元素成分进行快速准确的定性和定量分析。
其工作原理如下：1.探测器：EDS使用一个固态半导体探测器来测量从样品发射的X射线。
当样品受到电子束轰击时，样品中的元素原子被激发并发射出特定能量的X射线。
2.能谱仪：EDS使用能谱仪来分析探测到的X射线，该仪器能够将X 射线能量转换成电压信号，并进行信号处理和分析。
3.能量分辨率：EDS的精度取决于能谱仪的能量分辨率，分辨器的能量分辨率越高，分析结果越准确。
4.谱库：EDS使用事先建立的元素谱库进行定性和定量分析。
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。
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。
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。
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。
扫描电镜实验报告图像分析怎么写
扫描电镜实验报告图像分析怎么写一、引言扫描电镜（Scanning Electron Microscope, SEM）是一种常用的高分辨率表面形貌分析仪器，广泛应用于材料科学、生物学、纳米科技等领域。
本实验旨在利用扫描电镜对样品进行观察和分析，掌握图像分析技巧，并结合实际图像进行详细分析，从而深入了解样品的表面形貌和微观结构。
二、实验方法1. 样品制备：选择需要观察的样品，根据不同的要求进行制备，如金属材料可以进行抛光、腐蚀处理，生物样品可以进行固定和超薄切片等。
2. 仪器操作：将制备好的样品放入扫描电镜的样品台上，调节加速电压和放大倍数等参数，开始观察和拍摄图像。
3. 图像获取：通过扫描电镜获取样品的图像，并保存在电脑上，以备后续的图像分析工作。
三、图像分析1. 图像质量评估：首先对所获得的图像进行质量评估。
评估图像的对比度、噪声、清晰度等指标，确保图像的质量符合要求。
可以通过测量像素密度、区域灰度分布等方法进行评估。
2. 图像预处理：针对图像中存在的噪声、伪影等问题，可以对图像进行预处理。
例如，可以利用图像处理软件进行滤波、增强对比度等操作，以提高图像清晰度和可视化效果。
3. 形貌分析：通过对图像进行形貌分析，可以获得样品的表面形貌特征。
可以使用图像处理软件中的测量工具来计算样品的颗粒大小、距离、角度等参数。
同时，可以根据图像中的拓扑结构特征，推测样品的形成过程和相互关系。
4. 结构分析：通过图像分析，可以对样品的微观结构进行分析。
可以从图像中观察并描述样品的晶体结构、纤维形态等。
同时，可以对样品中存在的裂纹、孔洞等缺陷进行分析，评估样品的完整性和质量。
5. 成分分析：在图像分析的基础上，可以借助图谱分析和能谱分析等技术手段，对样品的成分进行分析。
通过识别元素的峰位和峰强，可以得到样品的成分组成，进一步了解样品的化学特性。
四、实验结果与讨论本次扫描电镜实验中，我们选择了一块金属样品，并进行了抛光和腐蚀处理。
sem扫描电镜怎样分析材料结构
sem扫描电镜怎样分析材料结构篇一：材料分析(SEm)实验报告材料专业实验报告题目：扫描电镜(SEm)物相分析实验学院：先进材料与纳米科技学院专业：材料物理与化学姓名：学号：151412298620XX年6月30日扫描电镜(SEm)物相分析实验一．实验目的1.了解扫描电镜的基本结构与原理2.掌握扫描电镜样品的准备与制备方法3.掌握扫描电镜的基本操作并上机操作拍摄二次电子像4.了解扫描电镜图片的分析与描述方法二．实验原理1.扫描电镜的工作原理扫描电镜（SEm）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背散射电子等物理信号，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。
本次实验中主要通过观察背散射电子像及二次电子像对样品进行分析表征。
1）背散射电子背散射电子是指被固体样品原子反射回来的一部分入射电子，其中包括弹性背反射电子和非弹性背反射电子。
弹性背反射电子是指被样品中原子和反弹回来的，散射角大于90度的那些入射电子，其能量基本上没有变化（能量为数千到数万电子伏）。
非弹性背反射电子是入射电子和核外电子撞击后产生非弹性散射，不仅能量变化，而且方向也发生变化。
非弹性背反射电子的能量范围很宽，从数十电子伏到数千电子伏。
背反射电子的产生范围在100nm-1mm深度。
背反射电子产额和二次电子产额与原子序数的关系背反射电子束成像分辨率一般为50-200nm（与电子束斑直径相当）。
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。
扫描电镜成分分析实验报告
扫描电镜成分分析实验报告一、实验目的本实验旨在通过使用扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）对材料的成分进行分析与表征，探究扫描电镜在材料科学研究中的应用。
二、实验原理扫描电镜是一种利用电子束与物质相互作用产生的信号来观察样品表面形貌和成分的高性能显微镜。
它不仅能提供高分辨率的图像，还可以通过能谱仪分析不同元素的含量。
三、实验器材和试剂1. 扫描电子显微镜2. 样品3. 金和银溅射镀膜刀具4. 研磨纸（各种粒度）5. 丙酮6. 无水乙醇7. 电子导电胶布8. 剪刀四、实验步骤1. 样品处理a. 将待分析样品切割成合适尺寸并用研磨纸磨光表面。
b. 使用丙酮清洗样品，去除表面油脂等污染。
c. 使用无水乙醇反复清洗样品，使其干燥。
d. 使用金或银溅射镀膜刀具，在样品表面均匀切割一层金（或银）薄膜。
e. 使用剪刀将样品切割成合适大小并粘贴在电子导电胶布上。
2. SEM成像a. 将样品放入扫描电镜样品舱中。
b. 开始真空抽气，调节电压和电流至合适数值。
c. 调整焦距和亮度，选取合适的观察位置。
d. 利用附带的摇杆，调节样品位置，使待观察的区域位于镜头中心。
e. 点击扫描按钮，获取样品的图像。
3. 成分分析a. 运用能谱仪获取样品的X射线能谱信息。
b. 分析能谱图，得到样品中不同元素的相对含量，并记录下来。
c. 结合成像结果，分析样品中特定成分在不同区域的分布情况。
五、实验结果与讨论在本次实验中，我们选择了一块具有复杂结构的材料进行分析。
通过SEM观察到，材料表面具有许多微小的颗粒，且表面呈现出较粗糙的特征。
通过能谱分析发现，样品主要含有铁、硅、氧和碳等元素，其中铁元素相对含量最高。
这与材料的使用环境和预期的组成相吻合。
进一步分析样品不同区域的成分分布，发现在某些区域，铁元素含量明显较高，与材料的颜色和纹理变化相对应。
此外，硅元素在整个样品表面均有分布，而氧和碳元素则主要集中在较粗糙的表面区域。
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。
扫描电镜
二、电子束与固体样品作用产生 的信号
１、二次电子 在入射电子束作用下被轰击出来并离开样 品表面的核外电子叫做二次电子。这是一种真 空中的自由电子。二次电子一般都是在表层 5～10 nm 深度范围内发射出来的，它对样品 的表面形貌十分敏感，因此，能非常有效地显 示样品的表面形貌。二次电子的产额和原子序 数之间没有明显的依赖关系，所以不能用它来 进行成分分析。
扫描电镜
郭萍
一、扫描电镜原理
扫描电镜的工作原理是用一束极细的电子束扫描
样品，在样品表面激发出二次电子等次级电子，次级
电子的多少与电子束入射角有关，也就是说与样品的 表面结构有关，次级电子由探测体收集，并在那里被 闪烁器转变为光信号，再经光电倍增管和放大器转变 为电信号来控制荧光屏上电子束的强度，显示出与电 子束同步的扫描图像。图像为立体形象，反映了标本 的表面结构。
应的元素。
三、电镜分析
上面电镜照片是由亮(白) 、暗( 灰) 、黑几
种不同色素集合而成，对于正常的图象来说：
（1）亮是代表样品高凸部位、面向检侧器的部位、
具有高原子序数元素的部位，导电性能好的部位。
（2）暗则反之。
（3）不同程度的亮暗，即为不同的差异，那些孔
洞、缝隙、底下部位呈现黑色。
２、背射电子 背散射电子是被固体样品中的原子核反弹 回来的一部分入射电子，背散射电了来自样品表 层几百纳米的深度范围。由于它的产额能随样 品原子序数增大而增多，所以不仅能用作形貌 分析，而且征X射线
我们用x射线探测器测到样品微区中存在某
一种特征波长，就可以判定这个微区中存在着相
2024年扫描电镜市场前景分析
2024年扫描电镜市场前景分析简介扫描电镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）是一种利用电子束扫描样品并通过样品表面产生的二次电子信号来生成图像的仪器。
扫描电镜具有高分辨率、高放大倍数和高表面灵敏度等优点，被广泛应用于物质科学、生命科学和材料科学等领域。
本文将对扫描电镜市场进行前景分析。
市场需求随着科技的不断发展，对微观世界的认知需求不断增加，扫描电镜作为观察微观结构的重要工具，其市场需求也随之增长。
以下是扫描电镜市场的主要需求驱动因素：1.研究领域的拓展：扫描电镜广泛应用于材料科学、生命科学、地质学和电子学等领域，随着这些领域的不断发展，对扫描电镜的需求也在增加。
2.产业发展需求：扫描电镜在产品质量控制、制造工艺优化和故障分析等方面具有重要作用，各行业对扫描电镜的需求也在不断增长。
3.研究成果的转化：随着科研成果的不断取得，一些新技术的商业化转化也需要依靠扫描电镜进行分析和验证，这为扫描电镜市场带来了机会。
市场发展趋势扫描电镜市场在近年来呈现出以下几个发展趋势：1.技术进步：随着电子技术和图像处理技术的不断发展，扫描电镜的分辨率不断提高，成像效果更加清晰，使其在科研领域和产业应用中具有更大的竞争优势。
2.多功能集成：市场上出现了越来越多的多功能扫描电镜，可以满足不同领域的需求。
例如，透射电子显微镜和扫描隧道电子显微镜的结合，使得扫描电镜的应用范围更广泛，市场需求更多样化。
3.自动化和智能化：随着自动化技术和人工智能技术的发展，扫描电镜的操作和分析变得更加简便和智能化，提高了工作效率和数据准确性。
4.小型化和便携化：随着技术的不断进步，扫描电镜体积不断减小，重量也不断降低，便于在实验室和野外进行使用。
市场竞争格局目前，全球扫描电镜市场主要由少数大型公司垄断，例如日本的日本电子（JEOL）和美国的泰凌（Thermo Fisher Scientific）等。
这些公司凭借其技术实力和品牌影响力在市场上占据主导地位。
扫描电镜检测报告
扫描电镜检测报告1. 引言扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种常用的高分辨率显微镜，可用于观察样品表面的微观结构。
扫描电镜检测报告记录了对样品进行扫描电镜观察的结果和分析。
2. 检测目的本次检测的目的是对样品进行表面形貌分析，以了解其微观结构和特征。
3. 检测方法使用型号为XXXX的扫描电镜对样品进行观察。
检测过程中，首先将样品固定在扫描电镜的样品台上，然后通过电子束扫描样品表面，并获得高分辨率的图像。
4. 检测结果通过扫描电镜观察，我们获得了样品的高清图像，可以清晰地看到其表面的微观结构。
以下是我们观察到的几个重要特征：4.1 粗糙度样品表面呈现出一定的粗糙度，可以观察到微小的凹凸结构。
这些凹凸结构可能是由于加工过程中的磨削或其他物理力作用导致的。
4.2 颗粒分布在样品表面，我们还观察到均匀分布的微小颗粒。
通过进一步分析，我们发现这些颗粒的尺寸大致在1-10微米之间，形状多样，可能是杂质或其他微粒的沉积。
4.3 裂纹和缺陷在观察过程中，我们还发现样品表面存在一些细微的裂纹和缺陷。
这些缺陷可能是由于材料的应力集中、热膨胀等因素引起的，需要进一步的分析来确定其具体原因。
5. 结论通过扫描电镜的观察和分析，我们对样品的表面形貌有了更深入的了解。
样品表面呈现出一定的粗糙度，存在颗粒分布和细微的裂纹和缺陷。
这些观察结果对于进一步分析样品的性能和品质具有重要意义。
6. 建议基于本次检测结果，我们建议进一步研究以下几个方面：•对样品表面的粗糙度进行进一步的测量和分析，以确定其对材料性能的影响程度。
•对颗粒分布进行成分分析，以确定其来源和对样品性能的潜在影响。
•对细微裂纹和缺陷进行更详细的调查，以确定其成因并采取相应的措施进行修复。
7. 参考文献[1] Smith, J. K. Scanning electron microscopy. Materials Characterization Techniques, 2017.[2] Chen, L., & Wang, Q. Applications of scanning electron microscopy in material science. Journal of Materials Science & Technology, 2019.8. 致谢感谢本次检测中参与实验和数据分析的所有人员的辛勤工作和贡献。
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。
五、实验方法和步骤（一）、试样制备扫描电镜的试样要求是块体、粉末，在真空条件能保持性能稳定。
如含有水分，则应先干燥。
当表面有氧化层或污物时，应采用丙酮溶剂清洗干净。
有的样品必须用化学试剂浸蚀后才能显露显微组织的结构，如铝合金的晶界观察就需用浓度为3％～5％的氢氟酸HF浸蚀10s左右才能进行，而对铝基复合材料则不宜浸蚀，这是由于增强体与基体的结合界面易被浸蚀，从而影响界面观察。
（1）块体试样的制备一般块体试样的尺寸为：直径10～15mm，厚度约5mm。
若是导电试样，则可直接置入样品室中的样品台上进行观察，样品台一般为铜或铝质材料制成，在试样与样品台之间贴有导电胶，一方面可固定试样，防止样品台转动或上升下降时，样品滑动，影响观察；另一方面，起到释放电荷，防止电荷聚集，使图像质量下降。
如果是非导电体试样，则需对试样喷一层约10nm后的金、铜、铝或碳膜导电层。
导电层的厚度可由颜色来判定，厚度应适中，太厚，则会掩盖样品表面细节，太薄时，会使膜不均匀，局部放电，影响图像质量。
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。
扫描电镜分析实验
扫描电镜分析实验二．【实验目的】：1. 了解扫描电子显微镜的原理、结构；2. 了解能谱仪的原理、结构；3. 运用扫描电子显微镜/能谱仪进行样品微观形貌观察及微区成分的分析。
三．【实验原理】：扫描电镜（SEM）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背散射电子等物理信号，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。
能谱仪（EDS）是利用X光量子有不同的能量，由Si(li)探测器接收后给出电脉冲讯号，经放大器放大整形后送入多道脉冲分析器，然后在显像管上把脉冲数－脉冲高度曲线显示出来，这就是X光量子的能谱曲线。
四．【实验仪器】：1. JEOL JSM-6460LV SEM 扫描电子显微镜（日本电子株式会社）2. OXFORD INCA EDS，能谱仪（英国牛津仪器公司）3. JFC－1600离子溅射仪（日本电子株式会社）五．【实验步骤】：1.样品的制备(1)基本要求：试样在真空中能保持稳定，含有水分的试样应先烘干除去水分。
表面受到污染的试样，要在不破坏试样表面结构的前提下进行适当清洗，然后烘干。
有些试样的表面、断口需要进行适当的侵蚀，才能暴露某些结构细节，则在侵蚀后应将表面或断口清洗干净，然后烘干。
(2)块状试样的制备：用导电胶把试样粘结在样品座上，即可放在扫描电镜中观察。
对于非导电或导电性较差的材料，要先进行镀膜处理。
(3)粉末样品的制备：在样品座上先涂一层导电胶或火棉胶溶液，将试样粉末撒在上面，待导电胶或火棉胶挥发把粉末粘牢后，用吸耳球将表面上未粘住的试样粉末吹去。
扫描电镜 测试项目 结构表征
扫描电镜测试项目结构表征
扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种高分辨率的显微镜，能够通过电子束与样品相互作用来观察样品表面的形貌和结构。
在测试项目中，常用的结构表征包括：
1. 表面形貌观察：SEM可以提供高放大倍数的图像，能够观察到样品表面的微观形貌特征，如颗粒的形状、表面纹理等。
2. 表面成分分析：通过与样品表面相互作用，SEM可以激发样品表面的原子和分子，产生特定的能谱信号，从而确定样品的元素组成。
3. 结构分析：SEM还可以通过电子束的扫描和反射来观察材料的晶体结构，包括晶体的取向、晶粒大小和分布等。
4. 表面缺陷检测：SEM可以检测样品表面的缺陷，如裂纹、孔洞、气泡等，对于材料的质量控制非常重要。
5. 界面分析：SEM可以观察不同材料之间的界面结构，如金属与陶瓷的界面、纳米颗粒与基底的界面等。
扫描电镜在材料科学、生物学、纳米技术等领域的结构表征中起着重要的作用，为研究人员提供了丰富的微观信息。
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1.1扫描电子显微镜电子光学原理
1.1.1瑞利公式
利用光学显微系统将细节放大，满足人眼分辨率可以接受的程度，最大分辨率可达到200nm(放大倍数1000倍)。
根据瑞利公式：Δr0=0.61λ/(Nsinα)其中：Δr0为辨率；λ为光源的波长；N为介质的折射率；α为孔径半角，即透镜对物点的张角的一半；N sinα称为数值孔径，常用N.A表示。
根据瑞利公式，提高分辩率的途径有：
(1)增大数值孔径(N sinα)，即增大介质折射率N和数值孔径α；(2)减小照明光源波长λ。
在以空气为介质的情况下，光学透镜系统的N.A<1，采用油侵透镜，N.A max=1.35。
因此得：Δrmin=λ／2。
所以提高显微镜分辨率的根本途径是寻求一种波长更短的光源[2]！
既然是光源限制了显微镜的放大倍数和分辨率的发展，人们自然会想到：要想提高显微镜的放大倍数和分辨率，就应该更换波长更短的光源。
随着人们对电磁波的认识，人们了解到：在一定的电压下电子束的波长可以达到零点几个纳米，使用电子束做为光源，显微镜的分辨率就可能提高几个数量级。
1.1.2扫描电镜成像
图为扫描电镜原理示意图，由电子枪发射的电子束，经会聚镜、物镜缩小、聚焦，在样品表面形成一定能量和斑点直径的电子束。
在扫描线圈磁场作用下，作用在样品表面上的电
子束将按一定时间、空间顺序作光栅或扫描。
电子束从样品中激发的二次电子，由二次电子收集器收集、由加速极加速至闪烁体转变成光信号，此信号经光导管到达光电倍增管再转变成电信号。
该电信号由视频放大器放大，输送到显像管栅极，调制显像管亮度，使之在屏幕上呈现亮暗程度不同的反映表面起伏(形貌)的二次电子像。
由于电子束在样品表面上扫描和显像管中电子束在荧光屏上扫描由同一扫描电路控制，保证了它们之间完全同步，即保证了“物点”和“像点”在时间和空间上的一一对应。
一般称一个像点为一个“图像单元”、一幅扫描图像近100万个图像单元。
正因为如此，才使得SEM不仅显示一般形貌，而且还能将样品局部化学元素、光、电和磁等性质差异以二维图像形式显示出来。
1.2扫描电镜结构及原理
1.2.1 SEM装置的结构的构造
图为扫描电镜结构示意图，由图可知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，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[8]。
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。
1.2.2 电子枪
电子枪是电子束的产生系统，图1-5 是热发射电子枪的构造图。
将细（0.1 mm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）加以正高圧（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圧，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15～20μm。
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。
1.2.3 图像的显示和记录
二次电子检测器的输出信号被增益后送至显示系统，由于显示系统上的扫描与电子探针的扫描是同步的，显示系统的画面根据二次电子的数量呈现出亮度变化，形成SEM图像。
显像管作为显示系统曾被使用了很长一段时间，近来被广泛使用的是液晶显示器。
通常，电子探针的扫描速度有几档可以切换，观察时可使用极快的扫描速度，拍摄和保存图像时可使用较慢的扫描速度。
记录SEM图像，从前是用相机拍摄显像管上显示的SEM图像，现在是以数字格式（电子文件）的形式进行记录，一方面是由于高分辨的显像管很少，另一方面用电子文件进行各种图像处理和信息传输即简单又方便，现在一般使用的图像格式在100万像素左右。
1.2.4 SEM的放大倍率
图为扫描电镜的放大倍率示意图，由图可知电子束在样品的表面进行二维扫描时，显示单元的屏幕上会出现SEM图像，改变电子束的扫描宽度，SEM图像的放大倍率会发生改变。
由于显示器屏幕的大小是固定的，减小扫描宽度，会提高放大倍率，增大扫描宽度，会缩小放大倍率。
例如，显示器屏幕尺寸为10cm，扫描电子显微镜的扫描宽度为1mm的话，放大倍率就是100倍，如果扫描宽度为10μm的话，则为10000倍。
显示画面的大小变化了，放大倍率也发生变化，由于历史的原因，一般以长12cm×宽10cm的屏幕（厂家不同会有若干差异）作为标准来显示放大倍率。
这就是使用大屏幕的显示单元，其显示的SEM图像的放大倍率也大的原因。
在这种情况下，需要以屏幕上显示的标度为标准，计算放大倍率，测量物体的大小[8]。
扫描电镜放大倍率的改变完全是电路上的处理。
改变放大倍率就改变了电子枪在试样上XY 方向的扫描范围，在电路的处理上仍然保证充满屏幕，这样放大倍率也就改变了。
再进一步说，电子枪在开始扫描的时刻显示器也同步开始扫描，电子枪在结束扫描的时刻，显示器也同步结束扫描。
但显示器在XY方向的扫描范围是固定的。
当然也可以做选区扫描，电路处理与上面的相似，放大倍数的改变,实际上是靠改变扫描线圈上的工作电流来实现的
2、扫描电镜的发展
扫描电镜的设计思想早在1935年便已提出,1942年在实验室制成第一台扫描电镜,但因受各种技术条件的限制,进展一直很慢。
1965年,在各项基础技术有了很大进展的前提下才在英国诞生了第一台实用化的商品仪器。
此后,荷兰、美国、西德也相继研制出各种型号的扫描电镜,日本二战后在美国的支持下生产出扫描电镜,中国则在20世纪70年代生产出自己的扫描电镜。
前期近20年,扫描电镜主要是在提高分辨率方面取得了较大进展,80年代末期,各厂家的扫描电镜的二次电子像分辨率均已达到 4.5nm。
在提高分辨率方面各厂家主要采取了如下措施:
(1)降低透镜球像差系数,以获得小束斑;
(2)增强照明源即提高电子枪亮度(如采用LaB6或场发射电子枪); (3)提高真空度和检测系统的接收效率;
(4)尽可能减小外界振动干扰。
目前,采用钨灯丝电子枪扫描电镜的分辨率最高可以达到3.5 nm;采用场发射电子枪扫描电镜的分辨率可达1 nm。
到20世纪90年代中期,各厂家又相继采用计算机技术,实现了计算机控制和信息处理。
近代扫描电镜的发展主要是在二次电子像分辨率上取得了较大的进展。
但对不导电或导电性能不太好的样品还需喷金后才能达到理想的图像分辨率。
随着材料
科学的发展特别是半导体工业的需求,要尽量保持试样的原始表面,在不做任何处理的条件下进行分析。
早在20世纪80年代中期,便有厂家根据新材料(主要是半导体材料)发展的需要,提出了导电性不好的材料不经过任何处理也能够进行观察分析的设想,到90年代初期,这一设想就已有了实验雏形,90年代末期,已变成比较成熟的技术。
3、扫描电镜在材料研究中的应用
扫描电镜结合上述各种附件,其应用范围很广,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,结合钢铁材料的研究粗略列举如下。
(1)机械零部件失效分析,可根据断口学原理判断断裂性质(如塑性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂、氢脆断裂等),追溯断裂原因,调查断裂是跟原材料质量有关还是跟后续加工或使用情况有关等等。
(2)钢铁产品质量和缺陷分析,如连铸坯裂纹、气泡、中心缩孔;板坯过烧导致的晶界氧化;轧制过程造成的机械划伤、折叠、氧化铁皮压入;过酸洗导致的蚀坑;涂层剥落及其它缺陷等等。
由于扫描电镜的分辨率和景深比电子探针的高,因而,可从新鲜断口上获得更为全面的信息,如晶界碳化物、中心疏松等。
(3)利用高温样品台,可以观察材料在加热过程中组织转变的过程,研究不同材料在热状态下转变的差异。
在材料工艺性能研究方面,可以直接观察组织形态的动态变化,弥补了以前只能通过间接观察方法的不足。
例如,耐火材料和铁氧体的烧结温度都在1000e以上,实验中可以观察材料的原位变化,待冷却下来后,结合能谱仪和EBSD,进而可以分析变化后的物相。
(4)利用拉伸样品台,可预先制造人工裂纹,研究在有预裂纹情况下材料对裂纹大小的敏感性以及裂纹的扩展速度,有益于材料断裂韧性的研究。
例如,钢帘线因其在后续加工过程中要拉拔到0.2mm左右的直径,对夹杂物非常敏感,因此,其炼钢过程对夹杂物的控制要求特别严格。
采用本仪器,可预先制作一个有夹杂物的钢帘线试样,在拉伸过程中观察夹杂物附近钢基的变化,直至开裂,然后对照钢帘线实物断口,讨论夹杂物类型、形态、尺寸、分布对断裂的影响。
(5)利用EBSD装置,对汽车板等小晶粒的织构产品,可在轧制并退火之后,统计各种取向晶粒的比例,研究轧制和退后工艺对织构的影响。
又如焊接试样的熔合区为凝固状态的柱状晶,因其是定向生长,存在织构,可用EBSD得到各种取向晶粒的分布情况,并可进行统计,这对焊接材料、焊接工艺以及焊接性能的研究又扩展到了晶体学研究的层次。