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掃描電鏡


掃描電鏡(SEM),全稱掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope)。是一種利用電子束掃描樣品表面從而獲得樣品信息的電子顯微鏡。它能產生樣品表面的高分辨率圖像,且圖像呈三維,掃描電子顯微鏡能被用來鑒定樣品的表面結構。它由三大部分組成:真空系統,電子束系統以及成像系統。掃描電鏡(SEM)是介于透射電鏡光學顯微鏡間的一種微觀形貌觀察手段,可直接利用樣品表面材料的物質性能進行微觀成像。掃描電鏡的優點是,①有較高的放大倍數,20-20萬倍之間連續可調;②有很大的景深,視野大,成像富有立體感,可直接觀察各種試樣凹凸不平表面的細微結構;③試樣制備簡單。 目前的掃描電鏡都配有X射線能譜儀裝置,這樣可以同時進行顯微組織性貌的觀察和微區成分分析,因此它是當今十分有用的科學研究儀器。

掃描電鏡的制造是依據電子與物質的相互作用。當一束高能的入射電子轟擊物質表面時,被激發的區域將產生二次電子、俄歇電子、特征X射線和連續譜X射線、背散射電子、透射電子,以及在可見、紫外、紅外光區域產生的電磁輻射。同時,也可產生電子-空穴對、晶格振動 (聲子)、電子振蕩。原則上講,利用電子和物質的相互作用,可以獲取被測樣品本身的各種物理、化學性質的信息,如形貌、組成、晶體結構、電子結構和內部電場或磁場等等。掃描電子顯微鏡正是根據上述不同信息產生的機理,采用不同的信息檢測器,使選擇檢測得以實現。如對二次電子、背散射電子的采集,可得到有關物質微觀形貌的信息;對X射線的采集,可得到物質化學成分的信息。正因如此,根據不同需求,可制造出功能配置不同的掃描電子顯微鏡。

掃描電鏡在追求高分辨率、高圖像質量發展的同時,也向復合型發展,即成為把掃描、透射及微區成分分析、電子背散射衍射等結合為一體的復合型電鏡,實現了表面形貌、微區成分和晶體結構等多信息同位分析。近幾年隨著計算機、信息數字化技術的發展和在掃描電鏡上的應用,使得掃描電鏡的各種性能發生了新的飛躍,操作更加快捷,使用更加方便,是科學研究及至工業生產等許多領域應用最為廣泛的顯微分析儀器之一。


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