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掃描電鏡檢測

發(fā)布時(shí)間：2023-04-14 12:19:34 稿源：創(chuàng)意嶺閱讀： 84

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本文目錄:

1、原子力顯微鏡和掃描電鏡的異同點(diǎn)
2、用掃描電鏡對樣品或試件進(jìn)行觀察時(shí)，樣品需要做哪些處理
3、請問掃描電鏡的成像原理是什么？
4、掃描電子顯微鏡

掃描電鏡檢測

一、原子力顯微鏡和掃描電鏡的異同點(diǎn)

原子力顯微鏡和掃描電鏡的異同點(diǎn)：

1、共同點(diǎn)：都是放大。

2、不同點(diǎn)：

1）、原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope ，AFM），一種可用來研究包括絕緣體在內(nèi)的固體材料表面結(jié)構(gòu)的分析儀器。它通過檢測待測樣品表面和一個(gè)微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質(zhì)的表面結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。

2）掃描電子顯微鏡（SEM）是1965年發(fā)明的較現(xiàn)代的細(xì)胞生物學(xué)研究工具，主要是利用二次電子信號(hào)成像來觀察樣品的表面形態(tài)。

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二、用掃描電鏡對樣品或試件進(jìn)行觀察時(shí)，樣品需要做哪些處理

掃描電鏡對樣品表面的平整程度要求不高，如果不導(dǎo)電的話需要噴金或者噴碳使其導(dǎo)電即可。

掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope, SEM)是一種電子顯微鏡，它通過用聚焦電子束掃描表面來產(chǎn)生樣品的圖像。電子與樣品中的原子相互作用，產(chǎn)生包含樣品表面形貌和成分信息的各種信號(hào)。電子束的掃描路徑形如光柵，將電子束的位置與檢測信號(hào)的強(qiáng)度相結(jié)合即可輸出圖像

三、請問掃描電鏡的成像原理是什么？

掃描電鏡從原理上講就是利用聚焦得非常細(xì)的高能電子束在試樣上掃描，激發(fā)出各種物理信息。通過對這些信息的接受、放大和顯示成像，獲得測試試樣表面形貌的觀察。

當(dāng)一束極細(xì)的高能入射電子轟擊掃描樣品表面時(shí)，被激發(fā)的區(qū)域?qū)a(chǎn)生二次電子、俄歇電子、特征x射線和連續(xù)譜X射線、背散射電子、透射電子，以及在可見、紫外、紅外光區(qū)域產(chǎn)生的電磁輻射。同時(shí)可產(chǎn)生電子-空穴對、晶格振動(dòng)（聲子)、電子振蕩（等離子體）。

掃描電鏡檢測

擴(kuò)展資料：

成像原理：

1、光學(xué)顯微鏡

光學(xué)顯微鏡主要由目鏡、物鏡、載物臺(tái)和反光鏡組成。目鏡和物鏡都是凸透鏡，焦距不同。物鏡的凸透鏡焦距小于目鏡的凸透鏡的焦距。物鏡相當(dāng)于投影儀的鏡頭，物體通過物鏡成倒立、放大的實(shí)像。目鏡相當(dāng)于普通的放大鏡，該實(shí)像又通過目鏡成正立、放大的虛像。

經(jīng)顯微鏡到人眼的物體都成倒立放大的虛像。反光鏡用來反射，照亮被觀察的物體。反光鏡一般有兩個(gè)反射面：一個(gè)是平面鏡，在光線較強(qiáng)時(shí)使用；一個(gè)是凹面鏡，在光線較弱時(shí)使用，可會(huì)聚光線。

2、電子顯微鏡

電子顯微鏡是根據(jù)電子光學(xué)原理，用電子束和電子透鏡代替光束和光學(xué)透鏡，使物質(zhì)的細(xì)微結(jié)構(gòu)在非常高的放大倍數(shù)下成像的儀器。

電子顯微鏡的分辨能力以它所能分辨的相鄰兩點(diǎn)的最小間距來表示。20世紀(jì)70年代，透射式電子顯微鏡的分辨率約為0.3納米(人眼的分辨本領(lǐng)約為0.1毫米)。

現(xiàn)在電子顯微鏡最大放大倍率超過300萬倍，而光學(xué)顯微鏡的最大放大倍率約為2000倍，所以通過電子顯微鏡就能直接觀察到某些重金屬的原子和晶體中排列整齊的原子點(diǎn)陣。

參考資料來源：百度百科——掃描電鏡

四、掃描電子顯微鏡

掃描電子顯微鏡，簡稱掃描電鏡，英文名為Scanning Electron Microscope，縮寫為SEM，是利用高能量的電子束在固體樣品表面掃描，激發(fā)出二次電子、背散射電子、X射線等物理信號(hào)，從而獲得樣品表面圖像及測定元素成分的一種電子光學(xué)儀器。

掃描電鏡，按其功能劃分，由電子光學(xué)系統(tǒng)、信號(hào)檢測和放大系統(tǒng)、掃描系統(tǒng)、圖像顯示和記錄系統(tǒng)、真空系統(tǒng)以及電源系統(tǒng)等六個(gè)部分組成（圖5-1）。由電子槍發(fā)出，經(jīng)電磁透鏡會(huì)聚的電子束，由掃描線圈控制在固體樣品表面作光柵式掃描，入射至樣品中數(shù)微米深的范圍內(nèi)。這些高能電子與樣品中原子相互作用后，使樣品內(nèi)產(chǎn)生二次電子、背散射電子、X射線等物理信號(hào)。

在入射電子的作用下從固體樣品中射出的，能量小于50e V的電子都稱為二次電子（Secondary Electron，常以縮寫SE表示）。大部分二次電子的能量在3～5e V之間。背散射電子（Backscattered Electron，常以縮寫B(tài)E表示）是被固體樣品原子反射回來的入射電子，所以有時(shí)又稱為反射電子（reflected electron，請勿稱作背反射電子），其能量與入射電子的能量相等或接近相等。

圖5-1 掃描電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)（未顯示電源系統(tǒng)）

掃描電鏡中的成像與閉路電視的成像相似。樣品中產(chǎn)生的二次電子、背散射電子等物理信號(hào)可分別由檢測器逐點(diǎn)逐行采集，并按順序和成比例地將物理信號(hào)進(jìn)行處理后輸送到陰極射線管的柵極調(diào)制其亮度，顯示出樣品的圖像。掃描電鏡鏡筒中的電子束在樣品表面的掃描與陰極射線管中電子束在成像平面上的掃描是同步的。因此，陰極射線管上的圖像與樣品實(shí)物是逐點(diǎn)逐行一一對應(yīng)的。由于樣品表面各部位的形貌、成分和結(jié)構(gòu)等的差異，被激發(fā)的二次電子、背散射電子數(shù)量有所不同，從而在陰極射線管上形成反映樣品表面特征的明暗不同的圖像。因此，掃描電鏡的圖像是一種襯度圖像，并不是彩色圖像。早期的掃描電鏡圖像是模擬圖像，由照相底片記錄。近年來圖像均已數(shù)字化，可由計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存和顯示。

由于二次電子能量較低，在距離表面10nm以上的樣品內(nèi)部產(chǎn)生的二次電子幾乎全被鄰近的原子吸收而無法逸出樣品被檢測器檢測到。因此，二次電子像所反映的信息完全是樣品表面的特征，是掃描電鏡中使用最多的圖像（圖5-2）。

掃描電鏡圖像的特點(diǎn)是：① 放大倍數(shù)范圍大，其有效放大倍數(shù)可從數(shù)十倍至十萬倍，基本上概括了放大鏡、光學(xué)顯微鏡至透射電鏡的放大倍數(shù)范圍。②分辨率高，景深大，立體感強(qiáng)。其二次電子圖像的分辨率已達(dá)3nm，比光學(xué)顯微鏡約高5個(gè)數(shù)量級(jí)。在同一放大倍數(shù)下掃描電鏡圖像的景深比光學(xué)顯微鏡的景深大10～100倍。

圖5-2 草莓狀黃鐵礦的掃描電子圖像

掃描電鏡對樣品的基本要求是：①樣品必須是干燥、清潔的固體，在高能電子束的轟擊下不變形，不變質(zhì)，并能經(jīng)受住真空的壓力。②樣品必須導(dǎo)電。不導(dǎo)電的樣品可在表面噴鍍一層導(dǎo)電膜。近幾年有些不導(dǎo)電的樣品在數(shù)百伏的低加速電壓下也能進(jìn)行觀察。因此，光片、沒有蓋玻璃的薄片以及斷面等都能在掃描電鏡中進(jìn)行觀察。對樣品的大小也沒有嚴(yán)格的要求，觀察面積約1cm²，樣品高度小于1cm較為適中。

近年來絕大多數(shù)掃描電鏡都配備X射線能譜儀，有時(shí)還可配備電子背散射衍射部件，在觀察圖像的同時(shí)還可在原地進(jìn)行微區(qū)的成分和結(jié)構(gòu)分析。詳情請見本章第三節(jié)和第四節(jié)的相關(guān)部分。

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