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掃描電子顯微鏡(SEM)是一種用于高分辨率微區(qū)形貌分析的大型精密儀器，它可以利用聚焦很窄的高能電子束來掃描樣品來觀察物質(zhì)微觀形貌表征，是一種介于透射電子顯微鏡和光學(xué)顯微鏡的觀察手段。
掃描電鏡的基本原理
掃描電子顯微鏡電子槍發(fā)射出的電子束經(jīng)過聚焦后匯聚成點(diǎn)光源，點(diǎn)光源在加速電壓下形成高能電子束，高能電子束經(jīng)由兩個(gè)電磁透鏡被聚焦成直徑微小的光點(diǎn)， 在透過最后一級(jí)帶有掃描線圈的電磁透鏡后,，電子束以光柵狀掃描的方式逐點(diǎn)轟擊到樣品表面,，同時(shí)激發(fā)出不同深度的電子信號(hào)。此時(shí)，電子信號(hào)會(huì)被樣品上方不同信號(hào)接收器的探頭接收，通過放大器同步傳送到電腦顯示屏，形成實(shí)時(shí)成像記錄。
掃描電鏡的特點(diǎn)
掃描電鏡被發(fā)明的時(shí)間雖然不長, 但由于其本身具有許多*的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展速度是很快的。
1、儀器分辨率較高、通過二次電子像能夠觀察試樣表面6nm左右的細(xì)節(jié)，如果采用LaB6電子槍，可以進(jìn)一步提高到3nm。
2、儀器放大倍數(shù)變化范圍大，且能連續(xù)可調(diào)。因此可以根據(jù)需要選擇大小不同的視場進(jìn)行觀察，同時(shí)在高放大倍數(shù)下也可獲得一般透射電鏡較難達(dá)到的高亮度的清晰圖像。
3、觀察樣品的景深大、視場大、圖像富有立體感，可直接觀察起伏較大的粗糙表面和試樣凹凸不平的金屬斷口象等，使人具有親臨微觀世界現(xiàn)場之感。
4、樣品制備簡單，只要將塊狀或粉末狀的樣品稍加處理或不處理，就可直接放到掃描電鏡中進(jìn)行觀察，因而更接近于物質(zhì)的自然狀態(tài)。
5、可以通過電子學(xué)方法有效地控制和改善圖像質(zhì)量,，如亮度及反差自動(dòng)保持、試樣傾斜角度校正、圖象旋轉(zhuǎn)，或通過Y調(diào)制改善圖象反差的寬容度以及圖象各部分亮暗適中。采用雙放大倍數(shù)裝置或圖象選擇器，可在熒光屏上同時(shí)觀察放大倍數(shù)不同的圖象。
6、可進(jìn)行綜合分析，裝上波長色散X射線譜儀(WDX) 或能量色散X射線譜儀 (EDX) ，使具有電子探針的功能，也能檢測樣品發(fā)出的反射電子、X射線、陰極熒光、透射電子、俄歇電子等。把掃描電鏡擴(kuò)大應(yīng)用到各種顯微的和微區(qū)的分析方式，顯示出了掃描電鏡的多功能。另外，還可以在觀察形貌圖象的同時(shí)，對(duì)樣品任選微區(qū)進(jìn)行分析。裝上半導(dǎo)體試樣座附件，通過電動(dòng)勢(shì)象放大器可以直接觀察晶體管或集成電路中的PN結(jié)和微觀缺陷。由于不少掃描電鏡電子探針實(shí)現(xiàn)了電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)和半自動(dòng)控制，因而大大提高了定量分析的速度。
掃描電鏡的應(yīng)用范圍
掃描電子顯微鏡是一種多功能的儀器，具有很多*的性能，是一種用途廣泛的儀器，它可以進(jìn)行如下基本分析：
1、三維形貌的觀察和分析；
2、在觀察形貌的同時(shí)進(jìn)行微區(qū)的成分分析。
目前掃描電鏡已被廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、司法、地球科學(xué)、材料學(xué)以及工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域的微觀研究。
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