掃描電子顯微鏡,掃描電鏡,SEM,檢測服務中心
作者：Lance 時間：2022-11-09 來源：互聯網
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掃描電子顯微鏡(SEM)是1965年發明的細胞生物學研究工具，主要是利用二次電子信號成像來觀察樣品的表面形態，即用*狹窄的電子束去掃描樣品，通過電子束與樣品的相互作用產生各種效應，其中主要是樣品的二次電子發射。二次電子能夠產生樣品表面放大的形貌像，這個像是在樣品被掃描時按時序建立起來的，即使用逐點成像的方法獲得放大像。點擊下圖，可進入掃描電鏡測試預約專區
一.原理：
如果入射電子撞擊樣品表面原子的外層電子，把它激發出來，就形成低能量的二次電子，在電廠的作用下它可呈曲線運動，翻越障礙進入檢測器，使表面凹凸的各個部分都能清晰成像。二次電子的強度主要與樣品表面形貌有關。二次電子和背景散射電子共同用于掃描電鏡的成像。當探針很細，分辨率高時，基本收集的是二次電子二背景電子很少，稱為二次電子成像(SEI)。
二.結構：由3個部分組成：真空系統，電子束系統，成像系統。
a真空系統
真空系統主要包括真空泵和真空柱兩部分。
真空柱是一個密封的柱形容器。
真空泵用來在真空柱內產生真空。
電子束系統中的燈絲在普通大氣中會迅速氧化而失效，所以在使用SEM時需要用真空，或以純氮氣或惰性氣體充滿整個真空柱。為了增大電子的平均自由程，從而使得用于成像的電子更多。
b電子束系統
電子束系統由電子槍和電磁透鏡兩部分組成，主要用于產生一束能量分布*窄的，電子能量確定的電子束用以掃描成像。
c成像系統
成像系統和電子束系統均內置在真空柱種。真空柱底端用于放置樣品。
三.參數：
a分辨率
SEM的分辨率主要受到電子束直徑的限制，這里電子束直徑指的是聚焦后掃描在樣品上的照射點的尺寸。對同樣品距的二個顆粒，電子束直徑越小，越得到好的分辨效果，電子束直徑越小，信噪比越小。
b放大倍數
在顯像管中電子束在熒光屏上*大掃描距離和在鏡筒中電子束針在試樣上*大掃描距離的比值
c焦深
SEM的焦深是較好光學顯微鏡的300-600倍。焦深大意味著能使不平整性大的表面上下都能聚焦。
d工作距離
從物鏡到樣品*高點的垂直距離。
如果增加工作距離，可以在其他條件不變的情況下獲得更大的場深。
如果減少工作距離，則可以在其他條件不變的情況下獲得更高的分辨率。
通常使用的工作距離在5mm-10mm之間。
e作用體積
電子束不僅僅與樣品表面原子發生作用，它實際上與一定厚度范圍內的樣品原子發生作用，所以存在一個作用“體積”。作用體積的厚度因信號的不同而不同。
四.樣品制備：
a金屬涂層法
應用對象是導電性較差的樣品，如高聚物材料，在進行掃描電子顯微鏡觀察之前必使樣品表面蒸發一層導電體，目的在于消除荷電現象，提高樣品表面二次電子的激發量，并減小樣品的輻射損傷。
b離子刻蝕法
應用對象是包含結晶相和非晶相兩個組成部分的樣品。它是利用離子轟擊樣品表面時，由于兩相被離子作用的程度不同，而暴露出晶區的細微結構。
c化學刻蝕法
應用對象同于離子刻蝕法，包括溶劑和酸刻蝕兩種方法。
酸刻蝕是利用某些氧化性較強的溶液，如發煙硝酸，高錳酸鉀等處理樣品表面，使其中一個相氧化斷鏈而溶解，而暴露出晶相的結構。
溶劑刻蝕是用某些溶劑選擇溶解高聚物材料的一個相，而暴露出另一相的結構。
五.SEM的優點：
焦深大，圖像富有立體感，特別適合于表面形貌的研究;
放大倍數范圍廣，從20倍到20萬倍，幾乎覆蓋了光學顯微鏡和TEM的范圍;
分辨率高，表面掃描二次電子成像的分辨率已經達到100埃;
制樣簡單，樣品的電子損傷小。
可同時進行顯微形貌觀察和微區成分分析。
所以SEM 在高分子材料學，生物學，醫學，冶金學等等學科領域中發揮了重要的作用。
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