SEM扫描电子显微镜简介.ppt

1、2020/7/31,扫描电镜 SEM (Scanning Electron Microscope),2020/7/31,目录：,2020/7/31,一、SEM的发展历程（1）,1924年，法国科学家De.Broglie证明任何粒子在高速运动时都会发射一定波长的电磁辐射。 1926年，德国科学家Garbor和Busch发现用铁壳封闭的铜线圈对电子流能折射聚焦，即可以作为电子束的透镜。 1935年，Knoll提出了扫描电镜的设计思想并制成了扫描电镜的原始模型。 1942年，剑桥大学的马伦成功地制造世界第一台扫描电镜。,2020/7/31,1960年，Everhart 和 Thornley 发明二次

2、电子侦测器。 1965年，第一部商用SEM出现（Cambridge）。 1958年，在长春中国科学院光学精密机械研究所生产了第一台中型电镜。 1975年，中国科学院北京科学仪器厂成功试制了第一台DX-3型扫描电镜，分辨率为10nm，填补了我国扫描电镜的空白。,SEM的发展历程（2）,JSM-6700F场发射扫描电镜,二、SEM结构与工作原理,2020/7/31,SEM结构,由五个系统组成：(1)电子光学系统（镜筒） (2)扫描系统(3)信号收集和图像显示系统(4)真空系统(5)电源系统,2020/7/31,2020/7/31,SEM的工作原理概述, SEM是以细聚焦的电子束轰击样品表面，通过电

3、子与样品相互作用产生的二次电子、背散射电子等对样品表面或断口形貌进行观察和分析。现在SEM都与能谱EDS（Energy Dispersive Spectrdmeter）组合，可以进行成分分析。 SEM是显微结构分析的主要仪器，已广泛用于材料、冶金、矿物、生物学等领域。,入射电子束与样品的作用,2020/7/31,2020/7/31,1、背散射电子 背散射电子是被固体样品中的原子反弹回来的一部分入射电子。 弹性背散射电于是指被样品中原子核反弹回来的，散射角大于90度的那些入射电子，其能量没有损失。 非弹性背散射电子是入射电子和样品核外电子撞击后产生的非弹性散射，不仅方向改变，能量也不同程度的损失

4、。如果逸出样品表面，就形成非弹性背散射电子。 可进行微区成分定性分析,2、二次电子 二次电子是指在入射电子束作用下被轰击出来并离开样品表面的样品的核外层电子。 二次电子的能量较低，一般都不超过50 ev。大多数二次电子只带有几个电子伏的能量。 二次电子一般都是在表层5-10 nm深度范围内发射出来的，它对样品的表面形貌十分敏感，因此，能非常有效地显示样品的表面形貌。 不能进行微区成分分析,电子的收集和成像原理,2020/7/31,电子的收集和成像原理,2020/7/31,三、SEM的特点,高分辨率。由于超高真空技术的发展，场发射电子枪的应用得到普及，现代先进的扫描电镜的分辨率已经达到1纳米左右

5、； 放大倍数变化范围大（从几倍到几十万倍），且连续可调； 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，且可使图像更近于试样的真实状态； 配有X射线能谱仪（EDS）装置，这样可以同时进行显微组织形貌的观察和微区元素成分分析。 装上不同类型的试样台和检测器可以直接观察处于不同环境（加热、冷却、拉伸等）中的试样显微结构形态的动态变化过程（动态观察）。,2020/7/31,五、SEM样品制备,样品制备特点： 1.可以观察大尺度的样品，从毫米到厘米尺寸的样品都可以观察 2.成块样品不用制成超薄切片，样品制备方法要简单得多 3.特别适合于细胞表面和组织表面特征信息的研究 样品制备准则： 1.尽可能保持样品本来的形貌和结构 2.在样品的干燥过程尽可能减少样品变形 3. 样品表面应有良好导电性能和二次电子发射率,2020/7/31,SEM样品制备技术,2020/7/31,六、SEM的应用,2020/7/31,0.88PMN-0.12PT透明陶瓷的断面SEM照片,SEM在无机材料制备上的应用,2020/7/31,SEM在材料和冶金工业的应用 应用范围很广，包括断裂失效分析、产品缺陷原因分析、镀层结构和厚度分析、涂料层次与厚度分析、材料表面磨