扫描电子显微镜

仪器介绍

（1）扫描电子显微镜的工作原理

由电子枪发射出来的电子束，经栅极聚焦后，在加速电压作用下，经过二至三个电磁透镜所组成的电子光学系统，电子束会聚成一个细的电子束聚焦在样品表面。在末级透镜上边装有扫描线圈，在它的作用下使电子束在样品表面扫描。由于高能电子束与样品物质的交互作用，结果产生了各种信息：二次电子、背反射电子、吸收电子、X射线、俄歇电子、阴极发光和透射电子等。这些信号被相应的接收器接收，经放大后送到显像管的栅极上，调制显像管的亮度。由于经过扫描线圈上的电流是与显像管相应的亮度一一对应，也就是说，电子束打到样品上一点时，在显像管荧光屏上就出现一个亮点。扫描电镜就是这样采用逐点成像的方法，把样品表面不同的特征，按顺序，成比例地转换为视频信号，完成一帧图像，从而使我们在荧光屏上观察到样品表面的各种特征图像。




（2）扫描电镜的主要结构 :

a. 电子光学系统：电子枪；聚光镜（第一、第二聚光镜和物镜）；物镜光阑。

b. 扫描系统：扫描信号发生器；扫描放大控制器；扫描偏转线圈。

c. 信号探测放大系统：探测二次电子、背散射电子等电子信号。

d. 图像显示和记录系统：早期SEM采用显像管、照相机等。数字式SEM 采用计算机系统进行图像显示和记录管理。

e. 真空系统：真空度高于10 -4 Torr 。常用：机械真空泵、扩散泵、涡轮分子泵

f. 电源系统：高压发生装置、高压油箱

附件能谱仪：

能谱仪主要是用来分析材料表面微区的成分,分析方式有定点定性分析、定点定量分析、元素的线分布、元素的面分布。例如夹杂物的成分分析、两个相中元素的扩散深度、多相颗粒元素的分布情况。其特点是分析速度快,作为扫描电镜的辅助工具可在不影响图像分辨率的前提下进行成分分析。分析元素范围为B5～U92。可测质量分数0.01%以上的重元素,对0.5%以上的元素有比较准确的结果,主元素的测量相对误差在5%左右。像B、C、N、O这些超轻元素,检测灵敏度较低,难以得到好的定量结果。目前采用超薄窗口甚至是无窗口的探测器,对B、C、N、O检测的灵敏度有较大的提高。

（3）扫描电子显微镜的应用：

扫描电镜主要观察材料表面形貌。结合能谱仪可以分析材料的元素组成，分布。利用背散射电子像可以观察材料中相的组成分布。

生物：种子、花粉、细菌

医学：血球、病毒
动物：大肠、绒毛、细胞、纤维

材料：陶瓷、高分子、粉末、环氧树脂…
化学、物理、地质、冶金、矿物、污泥(杆菌) 、机械、电机及导电性样品，如半导体(IC、线宽量测、断面、结构观察)电子材料等。