SEM的作用原理是什么 (sem的作用是什么)

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• SEM的作用原理是什么？
• 扫描电镜
• 扫描电镜SEM是指什么?
• TEM和SEM的上班原理差异?

SEM的作用原理是什么？

1、加大率：

与普通光学显微镜不同，在SEM中，是经过管理扫描区域的大小来管理加大率的。

假设须要更高的加大率，只要要扫描更小的一块面积就可以了。

加大率由屏幕/照全面积除以扫描面积获取。

所以，SEM中，透镜与加大率有关。

2、场深：

在SEM中，位于焦平面上下的一小层区域内的样品点都可以获取良好的会焦而成象。

这一小层的厚度称为场深，理论为几纳米厚，所以，SEM可以用于纳米级样品的三维成像。

3、作用体积：

电子束不只仅与样品表层原子出现作用，它实践上与肯定厚度范畴内的样品原子出现作用，所以存在一个作用“体积”。

4、上班距离：

上班距离指从物镜到样品最高点的垂直距离。

假设参与上班距离，可以在其余条件不变的状况下取得更大的场深。

假设缩小上班距离，则可以在其余条件不变的状况下取得更高的分辨率。

理论经常使用的上班距离在5毫米到10毫米之间。

5、成象：

次级电子和背散射电子可以用于成象，但后者不如前者，所以理论经常使用次级电子。

6、外表剖析：

欧革电子、特色X射线、背散射电子的发生环节均与样品原子性质有关，所以可以用于成分剖析。

但由于电子束只能穿透样品外表很浅的一层（参见作用体积），所以只能用于外表剖析。

外表剖析以特色X射线剖析最罕用，所用到的探测器有两种：能谱剖析仪与波谱剖析仪。

前者速度快但精度不高，后者十分准确，可以检测到“痕迹元素”的存在但耗时太长。

观察方法：

假设图像是规定的（具螺旋对称的活体高分子物质或结晶），则将电镜像放在光衍射计上可容易地观察图像的平行周期性。

尤其用光过滤法，即只留衍射像上有周期性的衍射斑，将其余局部遮盖使从新衍射，则会获取背景搅扰少的显明图像。

裁减资料：

sem作用体积的厚度因信号的不同而不同：

欧革电子：0.5～2纳米。

次级电子：5λ，关于导体，λ=1纳米；关于绝缘体，λ=10纳米。

背散射电子：10倍于次级电子。

特色X射线：微米级。

X射线延续谱：略大于特色X射线，也在微米级。

SEM扫描电镜图的剖析方法：

从搅扰重大的电镜照片中找出实在图像的方法。

在电镜照片中，有时由于背景搅扰重大，只用肉眼观察不能判别出目标物的图像。

图像与其衍射像之间存在着数学的傅立叶变换相关，所以将电镜像用光度计扫描，使各点的浓淡数值化，将之启动傅立叶变换，便可求出衍射像〔衍射斑的强度（振幅的2乘）和其相位〕。

将其相位与从电子衍射或X射线衍射强度所得的振幅组合起来启动傅立叶变换，则会获取更显明的图像。

此法对属于活体膜之一的紫膜等一些由二维结晶所成的资料特意实用。

扫描电镜从原理上讲就是应用聚焦得十分细的高能电子束在试样上扫描，激发出各种物理消息。

经过对这些消息的接受、加大和显示成像，取得测试试样外表形貌的观察。

当一束极细的高能入射电子轰击扫描样品外表时，被激起的区域将发生二次电子、俄歇电子、特色x射线和延续谱X射线、背散射电子、透射电子，以及在可见、紫外、红外光区域发生的电磁辐射。

同时可发生电子-空穴对、晶格振动（声子)、电子振荡（等离子体）。

参考资料：

网络百科-扫描电子显微镜

扫描电镜

扫描电子显微镜(SEM)是1965年以后才迅速开展起来的新型电子仪器。

其重要特点可演绎为：①仪器分辨率高；②仪器的加大倍数范畴大，普通可达15～倍，并在此范畴内延续可调；③图像景深大，富裕平面感；④样品制备繁难，可不破坏样品；⑤在SEM上装上必要的公用附件——能谱仪(EDX)，以成功一机多用，在观察形貌像的同时，还可对样品的微区启动成分剖析。

一、扫描电子显微镜(SEM)的基本结构及原理

扫描电镜基本上是由电子光学系统、信号接纳解决显示系统、供电系统、真空系统等四局部组成。

图13-2-1是它的前两局部结构原理方框图。

电子光学局部只要起聚焦作用的会聚透镜，它们的作用是用信号收受解决显示系统来成功的。

图13-2-1 SEM的基本结构示用意

在扫描电镜中，电子枪发射进去的电子束，经3个电磁透镜聚焦，成直径为20 μm～25 Å的电子束。

置于末级透镜上部的扫描线圈能使电子束在试样外表上做光栅状扫描。

试样在电子束作用下，激发出各种信号，信号的强度取决于试样外表的形貌、受激区域的成分和晶体取向。

试样左近的探测器把激发出的电子信号接受上去，经信号解决加大系统后，保送到阴极射线管(显像管)的栅极以调制显像管的亮度。

由于显像管中的电子束和镜筒中的电子束是同步扫描的，显像管亮度是由试样激发出的电子信号强度来调制的，由试样外表任一点所搜集来的信号强度与显像管屏上相应点亮度逐一对应，因此试样形态不同，相应的亮度也肯定不同。

由此，获取的像肯定是试样形貌的反映。

若在试样斜上面安排的波谱仪和能谱仪，搜集特色X射线的波长和能量，则可做成分剖析。

值得留意的是，入射电子束在试样外表上是逐点扫描的，像是逐点记载的，因此试样各点所激发出来的各种信号都可选录进去，并可同时在相邻的几个显像管上或X—Y记载仪上显示进去，这给试样综合剖析带来极大的繁难。

二、高能电子束与样品的相互作用

并从样品中激发出各种消息。

关于宝石上班者，最罕用的是二次电子、背散射电子和特色X射线。

上述消息发生的机理各异，驳回不同的检测器，决定性地接纳某一消息就能对样品启动成分剖析(特色X射线)或形貌观察(二次电子和背散射电子)。

这些消息重要有以下的特色：

1.二次电子(SE)

从距样品外表100 Å左右的深度范畴内激起的低能量电子(普通为0～50 eV左右)出现非弹性碰撞。

二次电子像是SEM中运行最广、分辨率最高的一种图像，成像原理亦有肯定的代表性。

高能入射电子束(普通为10～35 keV)由扫描线圈磁场的管理，在样品外表上按肯定的期间、空间顺序作光栅式扫描，而从试样中激发出二次电子。

被激发出的二次电子经二次电子搜集极、闪动体、光导管、光电倍增管以及视频加大器，加大成足够强的电信号，用以调制显像管的亮度。

由于入射电子束在样品上的扫描和显像管的电子束在荧光屏上的扫描用同一个扫描出现器调制，这就保障了样品上马一物点与荧光屏上马一“像点”在期间与空间上逐一对应；同时，二次电子激起量随试样外表凹凸水平的变动而变动，所以，显像管荧光屏上浮现的是一幅明暗水平不同的反映样品外表形貌的二次电子像。

由于二次电子具备低的能量，为了搜集到足够强的消息，二次电子检测器的搜集肯定处于正电位(普通为+250 V )，在这个正电位的作用下，试样外表向各个方向发射的二次电子都被拉向搜集极(图13-2-2a)，这就使二次电子像成为无影像，观察起来更实在、更直观、更有平面感。

2.背散射电子(BE)

从距样品外表0.1～1 μm的深度范畴内散射回来的入射电子，其能量近似等于原入射电子的能量出现弹性碰撞。

背散射电子像的成像环节简直与二次电子像相反，只不过是驳回不同的探测器接纳不同的消息而已，如图13-2-2所示。

图13-2-2 二次电子图像和背散射电子图像的照明成果

(据，1972)

a：二次电子检测方法；a′：二次电子图像的照明成果；b：背散射电子检测方法；b′：背散射电子图像的照明成果

3.特色X射线

样品中被激起了的元素特色X射线监禁进去(发射深度在0.5～5μm范畴内)。

而要对样品启动微区的元素的成分剖析，则需借助于被激起的特色X射线。

这就是理论所谓的“电子探针剖析”，又理论把测定特色X射线波长的方法叫波长色散法(WDS)；测定特色X射线能量的方法叫能量色散法(EDS)。

扫描电子显微镜除了可运用于宝玉石的外表形貌外，它经常带能谱(EDS)做成分剖析。

EDS重要是由高效率的锂漂移硅半导体探测器、加大器、多道脉冲高度剖析器和记载系统组成。

样品被激起的特色X射线，入射至锂漂移硅半导体探测器中，使之发生电子—空穴对，而后转换成电流脉冲，加大，经多道脉冲高度剖析器按能量高下将这些脉冲分别，由这些脉冲所处的能量位置，可知试样所含的元素的种类，由具备相应能量的脉冲数量可知该元素的相对含量。

应用此方法很容易确定宝石矿物的成分。

扫描电镜若带有能谱(EDS)则岂但可以不破坏样品可运用于做宝玉石形貌像，而且还能极速做成分剖析(如图13-2-3，廖尚仪，2001)。

因此它是鉴定和区别相似宝玉石矿物的好方法，如白色的镁铝榴石，红宝石、红尖晶石、红碧玺等，由于它们的成分不同，其能谱(EDS)图也就有较大的区别。

波谱(WDS)定量剖析比能谱(EDS)定量剖析准确，但EDS剖析速度快。

图13-2-3 蓝色钾-钠闪石的能谱图

三、SEM的微形貌观察

1.样品制备

假设决定粉状样，须要事前决定好试样台。

假设是块状样，最大直径普通不超越15mm。

假设单为观察形貌像，直径稍大一些(39mm)仍可以经常使用，但试样肯定导电。

假设是非导电体试样，肯定在试样外表笼罩一层约200 Å厚度的碳或150 Å的金。

形貌像的取得

图13-2-4 扫描电子显微镜下石英(a)和蓝色闪石玉(b)的二次电子像

观察试样的形貌，罕用二次电子像或背散射电子像。

图13-2-4是石英(a)和蓝色闪石玉(钾-钠闪石b)的二次电子像。

同时由于二次电子像具备较高的分辨率和较高的加大倍数，因此，比背散射电子像更为罕用。

而成分剖析则常驳回背散射电子像。

扫描电镜SEM是指什么?

扫描电子显微镜(SEM) 是一种介于透射电子显微镜和光学显微镜之间的一种观察手腕。

其应用聚焦的很窄的高能电子束来扫描样品, 经过光束与物质间的相互作用, 来激起各种物理消息, 对这些消息搜集、加大、再成像以到达对物质宏观形貌表征的目标。

扫描电子显微镜在岩土、石墨、陶瓷及纳米资料等的钻研上有宽泛运行。

TEM和SEM的上班原理差异?