扫描电子显微镜的工作原理及应用

扫描电子显微镜的应用

项目二 扫描电子显微镜的应用

I、项目简介

目前扫描电子显微镜的应用几乎渗透到各个领域，而应用最多的是冶金、矿

物、半导体材料、生物医学、物理、化学等学科。KYKY-1000B扫描电子显微镜

在电子光学、样品室、电子探测和显示系统方面集中了许多现代电镜设计中的优

点，操作容易，维护方便。通过对KYKY-1000B扫描电子显微镜的研究，掌握

和了解扫描电子显微镜的工作原理，结构及其操作，为学生今后使用这一类型设

备打下良好的基础。

[项目对象]

本项目主要面向理、工、农、林各专业。

[项目目的]

1．理解扫描电子显微镜的工作原理及其优点。

2．理解扫描电子显微镜的内部构造。

3．掌握扫描电子显微镜的基本操作。

[项目任务]

1．了解扫描电子显微镜的各个部件的功能。

2．熟练操作扫描电子显微镜，并进行样品扫描观察。

3．使用扫描电子显微镜进行样品照片拍摄。

4、冲洗、放大照片。

[项目成果要求]

对样品进行扫描并冲洗、放大样品的扫描照片。最后总结并撰写项目论文

完成该项目（论文含实验成果——扫描照片）。

扫描电子显微镜的应用

II、实验讲义

扫描电子显微镜早在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

扫描电子显微镜的应用及其发展

1前言

扫描电子显微镜SEM(Scanning Electron Microscopy)是应用最为广泛的微观形貌观察工具。其观察结果真实可靠、变形性小、样品处理时的方便易行。其发展进步对材料的准确分析有着决定性作用。配备上X射线能量分辨装置EDS (Energy Dispersive Spectroscopy)后，就能在观察微观形貌的同时检测不同形貌特征处的元素成分差异,而背散射扫描电镜EBSD（Electron Backscattered Diffraction）也被广泛应用于物相鉴定等。

2扫描电镜的特点

形貌分析的各种技术中，扫描电镜的主要优势在于高的分辨率。现代先进的扫描电镜的分辨率已经达到1纳米左右；有较高的放大倍数，20-20万倍之间连续可调；有很大的景深，视野大，成像富有立体感，可直接观察各种试样凹凸不平表面的细微结构试样制备简单；配有X射线能谱仪装置，这样可以同时进行显微组织性貌的观察和微区成分分析[1]。低加速电压、低真空、环境扫描电镜和电子背散射花样分析仪的使用，大大提高了扫描电子显微镜的综合、在线分析能力；试样制备简单。直接粘附在铜座上即可，必要时需蒸Au或是C。

扫描电镜也有其局限性

内蒙古工业大学材料分析方法

扫描电子显微镜

内蒙古工业大学材料分析方法

扫描电子显微镜

扫描电子显微镜的成像原理和透射电子显微镜完全不同。 它不用电磁透镜放大成像，而是以类似电视摄影显像的方 式，利用细聚焦电子束在样品表面扫描时激发出来的各种 物理信号来调制成像。新式扫描电子显微镜的二次电子像 的分辨率已达到3~4nm。放大倍数可从数倍放大到20万 倍左右。由于扫描电子显微镜的景深远比光学显微镜大， 可以用它进行显微断口分析。用扫描电子显微镜观察断口 时，样品不必复制，可直接进行观察，这给分析带来极大 的方便。因此，目前显微断口的分析工作大都是用扫描电 子显微镜来完成的。 目前的扫描电子显微镜不只是分析形貌像，它可以和其它 分析仪器相组合，使人们能在同一台仪器上进行形貌、微 区成分和晶体结构等多种微观结构信息的同位分析。

内蒙古工业大学材料分析方法

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由日元贷款所购置的扫描电子显微镜已于近日安 装完毕并开始使用。 仪器简介如下： 产品型号：S-3400N 制造厂家：日立公司 (HITACHI) 二次电子分辨率：3.0 nm 放大倍率：×5-×300000 附件：能谱仪、拉伸台 (2000N) 作用：主要用于各

内蒙古工业大学材料分析方法

扫描电子显微镜

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扫描电子显微镜

扫描电子显微镜的成像原理和透射电子显微镜完全不同。 它不用电磁透镜放大成像，而是以类似电视摄影显像的方 式，利用细聚焦电子束在样品表面扫描时激发出来的各种 物理信号来调制成像。新式扫描电子显微镜的二次电子像 的分辨率已达到3~4nm。放大倍数可从数倍放大到20万 倍左右。由于扫描电子显微镜的景深远比光学显微镜大， 可以用它进行显微断口分析。用扫描电子显微镜观察断口 时，样品不必复制，可直接进行观察，这给分析带来极大 的方便。因此，目前显微断口的分析工作大都是用扫描电 子显微镜来完成的。 目前的扫描电子显微镜不只是分析形貌像，它可以和其它 分析仪器相组合，使人们能在同一台仪器上进行形貌、微 区成分和晶体结构等多种微观结构信息的同位分析。

内蒙古工业大学材料分析方法

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由日元贷款所购置的扫描电子显微镜已于近日安 装完毕并开始使用。 仪器简介如下： 产品型号：S-3400N 制造厂家：日立公司 (HITACHI) 二次电子分辨率：3.0 nm 放大倍率：×5-×300000 附件：能谱仪、拉伸台 (2000N) 作用：主要用于各

透射电子显微镜的原理及应用

一．前言

人的眼睛只能分辨1/60度视角的物体，相当于在明视距离下能分辨0.1mm的目标。光学显微镜通过透镜将视角扩大，提高了分辨极限，可达到2000A。。光学显微镜做为材料研究和检验的常用工具，发挥了重大作用。但是随着材料科学的发展，人们对于显微镜分析技术的要求不断提高，观察的对象也越来越细。如要求分表几十埃或更小尺寸的分子或原子。一般光学显微镜，通过扩大视角可提高的放大倍数不是无止境的。阿贝（Abbe）证明了显微镜的分辨极限取决于光源波长的大小。在一定波长条件下，超越了这个极限度，在继续放大将是徒劳的，得到的像是模糊不清的。

图1-1（a）表示了两个点光源O、P经过会聚透镜L，在平面上形成像O，、P，的光路。实际上当点光源透射会聚成像时，由于衍射效应的作用在像平面并不能得到像点。图1-1（b）所示，在像面上形成了一个中央亮斑及周围明暗相间圆环所组成的埃利斑（Airy）。图中表示了像平面上光强度的分布。约84%的强度集中在中央亮斑上。其余则由内向外顺次递减，分散在第一、第二??亮环上。一般将第一暗环半径定义为埃利斑的半径。如果将两个光源O、P靠拢，相应的两个埃利斑也逐渐重叠。当斑中心O，、P，间距等于案例版半径时

透射电子显微镜的原理及应用

一．前言

人的眼睛只能分辨1/60度视角的物体，相当于在明视距离下能分辨0.1mm的目标。光学显微镜通过透镜将视角扩大，提高了分辨极限，可达到2000A。。光学显微镜做为材料研究和检验的常用工具，发挥了重大作用。但是随着材料科学的发展，人们对于显微镜分析技术的要求不断提高，观察的对象也越来越细。如要求分表几十埃或更小尺寸的分子或原子。一般光学显微镜，通过扩大视角可提高的放大倍数不是无止境的。阿贝（Abbe）证明了显微镜的分辨极限取决于光源波长的大小。在一定波长条件下，超越了这个极限度，在继续放大将是徒劳的，得到的像是模糊不清的。

图1-1（a）表示了两个点光源O、P经过会聚透镜L，在平面上形成像O，、P，的光路。实际上当点光源透射会聚成像时，由于衍射效应的作用在像平面并不能得到像点。图1-1（b）所示，在像面上形成了一个中央亮斑及周围明暗相间圆环所组成的埃利斑（Airy）。图中表示了像平面上光强度的分布。约84%的强度集中在中央亮斑上。其余则由内向外顺次递减，分散在第一、第二??亮环上。一般将第一暗环半径定义为埃利斑的半径。如果将两个光源O、P靠拢，相应的两个埃利斑也逐渐重叠。当斑中心O，、P，间距等于案例版半径时

sem成像原理

福建分析测试

１７１９

环境扫描电子显微镜的成像特点

郑春明，周巧琴，蔡传荣

（福州大学中心实验室，福建福州

３５０００２）

摘要环境扫描电子显微镜（ＥｓＥＭ）中所指的环境并非真正意义上的大气环境（７６０Ｔｏｒｒ），与传统扫描电子显微镜（ＳＥＭ）样品室高真空度相比，ＥｓＥＭ样品室的真空度可以很低（约达２０Ｔｏｒｒ）。ＥｓＥＭ是在传统的ｓＥＭ样品室中多一个ＧｓＥＤ探头，因此，它在传统的ＳＥＭ基础上增添了新的功能。其主要的特点是，可以观察含适量水分的样品和非导体材料样品，比如植物的叶片、动物中的昆虫、作物的籽粒口］、含结晶水的固体材料等。关键词环境扫描电镜；气体二次电子探头

ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｉｍａｇｉｎｇｉｎｅｎＶｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｒｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ

ＺｈｅｎｇＣｈｕｎｍｉｎｇ，Ｚｈｏｕ

Ｑｉａｏｑｉｎ，ＣａｉＣｈｕａｎｒｏｎｇ

（ＣｅｎｓｅＩ。ａｔｉｏｒａｔｏｒｐ，ＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｆｕｚｈｏｕ．

Ｆｕｊｉａｎ，

３５０００２）

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅｄｏｅｓｎｏｔ

ｒｅａｌｌｙｍｅａｎｔ

sem成像原理

福建分析测试

１７１９

环境扫描电子显微镜的成像特点

郑春明，周巧琴，蔡传荣

（福州大学中心实验室，福建福州

３５０００２）

摘要环境扫描电子显微镜（ＥｓＥＭ）中所指的环境并非真正意义上的大气环境（７６０Ｔｏｒｒ），与传统扫描电子显微镜（ＳＥＭ）样品室高真空度相比，ＥｓＥＭ样品室的真空度可以很低（约达２０Ｔｏｒｒ）。ＥｓＥＭ是在传统的ｓＥＭ样品室中多一个ＧｓＥＤ探头，因此，它在传统的ＳＥＭ基础上增添了新的功能。其主要的特点是，可以观察含适量水分的样品和非导体材料样品，比如植物的叶片、动物中的昆虫、作物的籽粒口］、含结晶水的固体材料等。关键词环境扫描电镜；气体二次电子探头

ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｉｍａｇｉｎｇｉｎｅｎＶｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｒｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ

ＺｈｅｎｇＣｈｕｎｍｉｎｇ，Ｚｈｏｕ

Ｑｉａｏｑｉｎ，ＣａｉＣｈｕａｎｒｏｎｇ

（ＣｅｎｓｅＩ。ａｔｉｏｒａｔｏｒｐ，ＦｕｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．Ｆｕｚｈｏｕ．

Ｆｕｊｉａｎ，

３５０００２）

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅｄｏｅｓｎｏｔ

ｒｅａｌｌｙｍｅａｎｔ

透射电子显微镜的原理及应用

一．前言

人的眼睛只能分辨1/60度视角的物体，相当于在明视距离下能分辨0.1mm的目标。光学显微镜通过透镜将视角扩大，提高了分辨极限，可达到2000A。。光学显微镜做为材料研究和检验的常用工具，发挥了重大作用。但是随着材料科学的发展，人们对于显微镜分析技术的要求不断提高，观察的对象也越来越细。如要求分表几十埃或更小尺寸的分子或原子。一般光学显微镜，通过扩大视角可提高的放大倍数不是无止境的。阿贝（Abbe）证明了显微镜的分辨极限取决于光源波长的大小。在一定波长条件下，超越了这个极限度，在继续放大将是徒劳的，得到的像是模糊不清的。

图1-1（a）表示了两个点光源O、P经过会聚透镜L，在平面上形成像O，、P，的光路。实际上当点光源透射会聚成像时，由于衍射效应的作用在像平面并不能得到像点。图1-1（b）所示，在像面上形成了一个中央亮斑及周围明暗相间圆环所组成的埃利斑（Airy）。图中表示了像平面上光强度的分布。约84%的强度集中在中央亮斑上。其余则由内向外顺次递减，分散在第一、第二……亮环上。一般将第一暗环半径定义为埃利斑的半径。如果将两个光源O、P靠拢，相应的两个埃利斑也逐渐重叠。当斑中心O，、P，间距等于案例版半径时

电子显镜的现微与展望状电子微显镜(简电称，E镜M经)过五十 年多发展已成的现代科学技为中术不可缺少 重要的具。我工的国电显子学微也 有了长的进展。足子显电微镜的创者制鲁斯卡 E.R(uka)教s因而授获了得186年9诺 贝奖尔的理奖物 。

电与子质相互物作会用产生透射子，电性弹散射子电，能 量损失子电二，电次，子反背射电子吸收，电子，X射，线俄 电歇，子阴极光和电发动力等。电等显子微镜是就利这些用信息来 试样进行形貌观察、成分对析和结构测定的。分电子 显微有镜多类很，型要有主射透子显微电(简称镜透射电镜， EM)和扫描T子电微镜 显(称简描扫镜电S,EM两大类) 。扫透射电描子微镜显(简扫描透射电镜，STEM称)兼则两 有的性者能。为进一步了表征器的特仪，点有以加电速区压 的分，:如超高(压MV1和中)电压(20等—0500kV)透电射镜、低 电压(1~V)扫描电镜；有k电以枪类子区型的，如场发 分枪电射镜；以用有途区分的，高如分辨镜电，分电镜、析 能选量择镜电、生物电、环境镜电镜原、位镜电、长C测D-扫描 镜；电以激有发信息的命的名，如电子针探射线微X区分 析(简仪称电探子针EP,AM等。)

半 个多纪世以来子显微电学奋的目标主 斗是要求