电子显微镜发展史得出启示

电子显微镜发展史

电子显微镜的发展史

电子显微镜发展史

电子显微镜的发展史

杨柏栋

大庆师范学院 物理与电气信息工程学院

摘要：电子显微镜自从被发明出来就为人类做着巨大的贡献，随着现代社会的发展，电子显微镜的作用将会越来越大，我们应该知道电子显微镜的由来，本文将着重介绍电子显微镜的定义、分类、作用及其发展史。

关键字：电子显微镜、电子

引言

随着电子显微镜应用的广泛，人们对于电子显微镜的了解需求大大的增加了，本文介绍了电子显微镜的定义与组成、电子显微镜的种类与用途、电子显微镜的发展史以及电子显微镜的优缺点，以此让人们更加的了解电子显微镜。

一、 电子显微镜的定义与组成

电子显微镜，简称电镜，是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器[1]。 电子显微镜由镜筒、真空装置和电源柜三部分组成。

镜筒主要有电子源、电子透镜、样品架、荧光屏和探测器等部件，这些部件通常是自上而下地装配成一个柱体。

电子透镜 用来聚焦电子，是电子显微镜镜筒中最重要的部件。一般使用的是磁透镜，有时也有使用静电透镜的。它用一个对称于镜筒轴线的空间电场或磁场使电子轨迹向轴线弯曲形成聚焦，其作用与光学显微镜中的光学透镜（凸透镜）使光束聚焦的作用

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

应用例

实2在0006倍观下碳酸测粉钙末在1900倍下对P8VC糊脂树 行观近测

描扫镜电ScaninngE lectornMicroan lyzera

扫 描

电 镜的 SEM(基 本 ) 理原SEM

扫

描电的镜大特点★最焦大，深像图有富体立感，别适特于表合面形 的研究 貌放大★倍数范围，广从十几倍2万倍，几到乎盖覆了光学显 微和镜ETM范围的 制★简单样样，品电的子损伤 这小些面优于T方EM,以所SE成M为高子材料 分用的常要剖析重段

手S

EMTE与M的主区别★在原要理上S,EM是用透不电子射成，像是 而用二电次加子背景射散子电成像。★ 在器仪造上构除了，光源、空系真相统外似 检测，系完全统同。不

扫电镜描(EMS)SME分的率辨要受主到子束直电的限径， 这里制子电直束径的指聚焦后扫描是样在上的照品 射的尺寸点。

对同样距的二个颗粒，品子束电直越径， 越小得随好的分辨到效果。但子电直束径小，信 越噪越小 。

比扫

电镜(SE描)M辨分率ES的分M辨率要受主到子束电径的限制，这直 里子电束直径指是的聚焦扫后描在品上样照射的 点尺的寸。对样品同距的个颗二，电粒子束直径 小，越越得随到的分好效果辨电子，直束越小径， 噪信越比 。小

大倍数放EM的S放倍大数屏幕分与

电子显微镜

显微分析技术 电子显微镜 Technology for Microscopy Analysis ----Electron Microscope一束电子射到试样上，电子与物质相互作用，当 电子的运动方向被改变，称为散射。

弹性散射 散射

电子只改变运动方向而电子的 能量不发生变化

非弹性散射 电子的运动方向和能量都发生变化

电子显微镜

电子显微镜

直接透射电子，以及弹性或非弹性散射的透射 透射电子 电子用于透射电镜(TEM)的成像和衍射◆

如果入射电子撞击样品表面原子的外层电 子，把它激发出来，就形成低能量的二次电子， 在电场的作用下它可呈曲线运动，翻越障碍进 入检测器，使表面凹凸的各个部分都能清晰成 像。 二次电子 ◆ 二次电子的强度主要与样品表面形貌有关。 二次电子和背景散射电子共同用于扫描电镜 (SEM)的成像。 ◆ 当探针很细，分辨高时，基本收集的是二 次电子而背景电子很少，称为二次电子成像 (SEI)

电子显微镜

如果入射电子把样品表面原子的内层电子撞 出，被激发的空穴由高能级电子填充时，能 特征X射线 量以电磁辐射的形式放出，就产生特征X射线， 可用于元素分析。 如果入射电子把外层电子打进内层，原 俄歇 子被激发了.为释放能量而电离出次外层

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

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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

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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。

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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

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

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