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掃描電子顯微鏡 (scanning electron microscope, SEM) 主要應(yīng)用范圍?

日期:2022-07-06 15:48:59 瀏覽次數(shù):482

一、什么是掃描電鏡:

掃描電子顯微鏡 (scanning electron microscope, SEM) 是一種用于高分辨率微區(qū)形貌分析的大型精密儀器 。具有景深大、分辨率高, 成像直觀、立體感強(qiáng)、放大倍數(shù)范圍寬以及待測樣品可在三維空間內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和傾斜等特點。另外具有可測樣品種類豐富, 幾乎不損傷和污染原始樣品以及可同時獲得形貌、結(jié)構(gòu)、成分和結(jié)晶學(xué)信息等優(yōu)點。

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二、掃描電鏡的主要原理:

主要原理是依據(jù)電子與物質(zhì)的相互作用。高能入射電子轟擊物質(zhì)表面,激發(fā)樣品產(chǎn)生次級電子,通過顯像管的偏轉(zhuǎn)線圈與電子束同步掃描,再呈像。

三、掃描電鏡主要應(yīng)用范圍:

目前, 掃描電子顯微鏡已被廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、司法、地球科學(xué)、材料學(xué)以及工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域的微觀研究, 僅在地球科學(xué)方面就包括了結(jié)晶學(xué)、礦物學(xué)、礦床學(xué)、沉積學(xué)、地球化學(xué)、寶石學(xué)、微體古生物、天文地質(zhì)、油氣地質(zhì)、工程地質(zhì)和構(gòu)造地質(zhì)等。

  1. 三維形貌的觀察和分析;
  2. 在觀察形貌的同時,進(jìn)行微區(qū)的成分分析。

①觀察納米材料

②進(jìn)行材料斷口的分析

③直接觀察大試樣的原始表面

④觀察厚試樣

⑤觀察試樣的各個區(qū)域的細(xì)節(jié)

⑥在大視場、低放大倍數(shù)下觀察樣品

⑦進(jìn)行從高倍到低倍的連續(xù)觀察

⑧觀察生物試樣

⑨進(jìn)行動態(tài)觀察

四、掃描電鏡有哪幾類:

根據(jù)電子槍種類可分為三種:場發(fā)射電子槍、鎢絲槍和六硼化鑭 。其中, 場發(fā)射掃描電子顯微鏡又可分為冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡、熱場發(fā)射掃描電子顯微鏡和肖特基掃描電鏡。

根據(jù)結(jié)合的技術(shù)來分的話,可分為冷凍掃描電鏡、環(huán)境掃描電鏡、電子聲掃描電鏡

五、掃描電鏡的主要結(jié)構(gòu):

  1. 電子光學(xué)系統(tǒng):產(chǎn)生高能電子束的鏡筒,包括:電子槍、電磁透鏡和掃描線圈;
  2. 信號探測處理及成像系統(tǒng):接收并處理各種電子信號,包括掃描信號發(fā)生器、探測器、掃描放大器、電子信息處理器和監(jiān)控器;
  3. 圖像記錄系統(tǒng):記錄電子圖像的信息,包括攝像頭、圖像分析器和記錄設(shè)備;
  4. 真空系統(tǒng):作為電子束與樣品作用載體,包括樣品室、真空閥門、機(jī)械泵、油擴(kuò)散泵、離子泵和真空檢測裝置;
  5. 電源供給系統(tǒng):調(diào)控掃描電子顯微鏡外部環(huán)境,包括不間斷電源、變壓器、穩(wěn)壓器、安全控制線路和獨立地線。

六、樣品制備原則:

SEM樣品若為金屬或?qū)щ娦粤己茫瑒t表面不需任何處理,可直接觀察。若為非導(dǎo)體,則需鍍上一層金屬膜或碳膜協(xié)助樣品導(dǎo)電,膜層應(yīng)均勻無明顯特征,以避免干擾樣品表面。金屬膜較碳膜容易鍍,適用于SEM影像觀察,通常為Au或Au-Pd合金或Pt。而碳膜較適于X光微區(qū)分析,主要是因為碳的原子序低,可以減少X光吸收。

  1. 顯露出所欲分析的位置。
  2. 表面導(dǎo)電性良好,需能排除電荷。
  3. 不得有松動的粉末或碎屑(以避免抽真空時粉末飛揚(yáng)污染鏡柱體)。
  4. 需耐熱,不得有熔融蒸發(fā)的現(xiàn)象。
  5. 不能含液狀或膠狀物質(zhì),以免揮發(fā)。
  6. 非導(dǎo)體表面需鍍金(影像觀察)或鍍碳(成份分析)。


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