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        《材料測試技術》六大常用顯微技術與設備——掃描電子顯微鏡
        來源:中國粉體技術網    更新時間:2016-02-25 11:11:38    瀏覽次數:
         
        1.掃描電子顯微鏡
               掃描電子顯微鏡( Scanning Electron Microscope) ,簡稱SEM,是一種大型的分析儀器,是20 世紀30 年代中期發展起來的一種新型電鏡,是一種多功能的電子顯微分析儀器,主要功能是對固態物質的形貌顯微分析和對常規成分的微區分析,廣泛應用于化工、材料、醫藥、生物、礦產、司法等領域。

        儀器簡介
        中文名:掃描電子顯微鏡
        外文名:scanning electron microscope(SEM)
        簡寫:SEM
        發明:1965年
        屬性:細胞生物學、材料科學等研究工具
        主要性能參數
        1  放大率
               與普通光學顯微鏡不同,在SEM中,是通過控制掃描區域的大小來控制放大率的。如果需要更高的放大率,只需要掃描更小的一塊面積就可以了。放大率由屏幕/照片面積除以掃描面積得到。所以,SEM中,透鏡與放大率無關。
         
        場深
               在SEM中,位于焦平面上下的一小層區域內的樣品點都可以得到良好的會焦而成象。這一小層的厚度稱為場深,通常為幾納米厚,所以,SEM可以用于納米級樣品的三維成像。
               作用體積電子束不僅僅與樣品表層原子發生作用,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:
               歐革電子:0.5~2納米。
               次級電子:5λ,對于導體,λ=1納米;對于絕緣體,λ=10納米。
               背散射電子:10倍于次級電子。
               特征X射線:微米級。
               X射線連續譜:略大于特征X射線,也在微米級。
         
        3  工作距離
               工作距離指從物鏡到樣品最高點的垂直距離。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5毫米到10毫米之間。
         
        4  成象
               次級電子和背散射電子可以用于成象,但后者不如前者,所以通常使用次級電子。
         
        5  表面分析
               歐革電子、特征X射線、背散射電子的產生過程均與樣品原子性質有關,所以可以用于成分分析。但由于電子束只能穿透樣品表面很淺的一層(參見作用體積),所以只能用于表面分析。
               表面分析以特征X射線分析最常用,所用到的探測器有兩種:能譜分析儀與波譜分析儀。前者速度快但精度不高,后者非常精確,可以檢測到“痕跡元素”的存在但耗時太長。
         
        6  應用范圍
              ⑴生物:種子、花粉、細菌;
              ⑵醫學:血球、病毒;
              ⑶動物:大腸、絨毛、細胞、纖維;
              ⑷材料:陶瓷、高分子、粉末、金屬、金屬夾雜物、環氧樹脂;
              ⑸化學、物理、地質、冶金、礦物、污泥(桿菌)、機械、電機及導電性樣品,如半導體(IC、線寬量測、斷面、結構觀察……)電子材料等。


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