扫描电镜技术及应用

扫描电镜成像技术

扫描电镜操作有许多调整环节，但Z终反映在扫描电镜参数的变化上，对图像的形成和质量均有直接影响。

1、常规成像

按常规操作要点调整扫描电镜，可以获得优质图像。对于大多数样品能够满足要求。

2、低衬度成像

减小聚光镜激励，增大dp，使得ip显增加样品也可以适度倾斜。适于自然衬度低的样品的观察，如表面平坦或成分均一的样品。

3、大景深成像

选用大工作距离(WD)和小物镜光阑，使ap减小，提供大景深图，样品深度方向的细节可以辨认，适用于材料断口或表面起伏大的样品。

以上三种成僚技术在常规扫描电镜上均可以实现，也是Z常用的技术。

4、高分辨成像

选用较高E0，例如20kv～30kv增加聚光镜激励，减小dp减小WD;选用场发射电子枪和Inlens探测器等是高分辨成的必需条件。对于纳米材料的研究是非常必要的。

5、低加速电压成像

选用低加速电压，例如E0=1kv～5kv，获得样品表面的形貌和成分，也适于直接观察不导电样品。这种成技术在场发射扫描电镜上得到广泛应用。

6、可变压力成像

这是近十年发展起来的一种特殊功能。改变样品周围的真空状态V，例如真空度在0.1Pa～3000Pa之间可调，包括可变压力或环境扫描两种成技术，可以直接观察含水或油性样品，有利于动植物研究，极大拓展了扫描电镜的应用领域。

7、电子背散射衍射技术

这是分析研究晶体样品的有效手段，利用晶面反射电子成像，表征样品的晶体学特性，如织构、晶粒尺寸和取向等。

扫描电镜技术特点

扫描电镜测试技术特点主要有:

1、聚焦景深大。扫描电镜的聚焦景深是实体显微镜聚焦景深的50倍，比偏反光显微镜则大500倍，且不受样品大小与厚度的影响，观察样品时立体感强。

2、二次电子扫描图像的分辨率优于100埃，比实体显微镜高200倍。可以直接观察矿物、岩石等的表面显微结构特征，清晰度好。

3、放大倍数在14～100000倍内连续可调。填补了光学显微镜和电子显微镜之间放大倍数的空白，便于在低倍下寻找位置，在高倍下详细观察，且不用重新对焦，易于了解局部和整体之间的相互联系。

4、不破坏样品，制样方便，样品大小几乎不受限制。

5、扫描电镜是一种有效的理化分析工具，通过它可进行各种形式的图像观察、元素分析、晶体结构分析。

扫描电镜特殊之处在于把来自二次电子的图像信号作为时像信号，将一点一点的画面“动态”地形成三维的图像。

扫描电镜技术的应用

1、扫描电镜技术在木材工业中的应用

世界上林业发达的国家，如欧美及日本等国均大量采用扫描电镜技术来研究木材解剖、木材化学、木材物理及力学等方面的性质，为树种的改良、木材改性及应用提供了有力的科学依据。近年来，在木材学研究领域，我国也大量应用了扫描电镜技术。在20世纪80年代，中国林科院的科研人员就使用SEM505型扫描电镜对中国裸子植物木材的超微构造进行研究，填补了我国在该研究领域的空白。

2、用于纺织品文物表面物的表面形态分析和元素分析

因为纺织品文物的制作工艺一般都比较复杂，它的制作历经染色、刺绣、掺杂金属丝线等工艺，另外纺织品文物表面一般附有污染物。因此应用扫描电镜—能谱仪对纺织品文物上表面物的分析研究(例如鉴定染料成分、分析污染物成分等)对纺织品的文物保护具有十分重要的意义。

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