扫描电镜的应用范围

发布时间： 2022-07-21　　点击次数： 348次

　　扫描电子显微镜已广泛用于材料科学（金属材料、非金属材料、纳米材料）、冶金、生物学、医学、半导体材料与器件、地质勘探、病虫害的防治、灾害（火灾、失效分析）鉴定、刑事侦察、宝石鉴定、工业生产中的产品质量鉴定及生产工艺控制等。

　　应用范围：

　　扫描电子显微镜是一种多功能的仪器，具有很多优越的性能，是用途最为广泛的一种仪器，它可以进行如下基本分析：

　　(1)三维形貌的观察和分析；

　　(2)在观察形貌的同时，进行微区的成分分析。

　　①观察纳米材料。所谓纳米材料就是指组成材料的颗粒或微晶尺寸在0.1～100 nm范围内，在保持表面洁净的条件下加压成型而得到的固体材料。纳米材料具有许多与晶态、非晶态不同的、*的物理化学性质。纳米材料有着广阔的发展前景，将成为未来材料研究的重点方向。扫描电子显微镜的一个重要特点就是具有很高的分辨率，现已广泛用于观察纳米材料。

　　②进行材料断口的分析。扫描电子显微镜的另一个重要特点是景深大，图象富有立体感。扫描电子显微镜的焦深比透射电子显微镜大10倍，比光学显微镜大几百倍。由于图象景深大，故所得扫描电子象富有立体感，具有三维形态，能够提供比其他显微镜多得多的信息，这个特点对使用者很有价值。扫描电子显微镜所显示的断口形貌从深层次、高景深的角度呈现材料断裂的本质，在教学、科研和生产中，有不可替代的作用，在材料断裂原因的分析、事故原因的分析以及工艺合理性的判定等方面是一个强有力的手段。

　　③直接观察大试样的原始表面。它能够直接观察直径100 mm，高50 mm，或更大尺寸的试样，对试样的形状没有任何限制，粗糙的表面也能观察，这便免除了制备样品的麻烦，而且能真实观察试样本身物质成分不同的衬度（背反射电子象）。

　　④观察厚试样。其在观察厚试样时，能得到高的分辨率和最真实的形貌。扫描电子显微的分辨率介于光学显微镜和透射电子显微镜之间。但在对厚块试样的观察进行比较时，因为在透射电子显微镜中还要采用复膜方法，而复膜的分辨率通常只能达到10 nm，且观察的不是试样本身，因此，用扫描电子显微镜观察厚块试样更有利，更能得到真实的试样表面资料。

　　⑤观察试样的各个区域的细节。试样在样品室中可动的范围非常大。其他方式显微镜的工作距离通常只有2～3cm，故实际上只许可试样在两度空间内运动。但在扫描电子显微镜中则不同，由于工作距离大（可大于20 mm），焦深大（比透射电子显微镜大10倍），样品室的空间也大，因此，可以让试样在三度空间内有6个自由度运动（即三度空间平移，三度空间旋转），且可动范围大，这对观察不规则形状试样的各个区域细节带来极大的方便。

　　⑥在大视场、低放大倍数下观察样品。用扫描电子显微镜观察试样的视场大。在扫描电子显微镜中，能同时观察试样的视场范围F由下式来确定：F=L/M式中F——视场范围；M——观察时的放大倍数；L——显象管的荧光屏尺寸。

　　若扫描电镜采用的显象管，放大倍数15倍时，其视场范围可达20 mm。大视场、低倍数观察样品的形貌对有些领域是很必要的，如刑事侦察和考古。

　　⑦进行从高倍到低倍的连续观察。放大倍数的可变范围很宽，且不用经常对焦。扫描电子显微镜的放大倍数范围很宽（从5到20万倍连续可调），且一次聚焦好后即可从高倍到低倍，从低倍到高倍连续观察，不用重新聚焦，这对进行事故分析特别方便。

　　⑧观察生物试样。因电子照射而发生试样的损伤和污染程度很小。同其他方式的电子显微镜比较，因为观察时所用的电子探针电流小（一般约为10- 10～10- 12A）电子探针的束斑尺寸小（通常是5 nm到几十纳米），电子探针的能量也比较小（加速电压可以小到2 kV），而且不是固定一点照射试样，而是以光栅状扫描方式照射试样，因此，由于电子照射而发生试样的损伤和污染程度很小，这一点对观察一些生物试样特别重要。

　　⑨进行动态观察。在扫描电子显微镜中，成象的信息主要是电子信息。根据近代的电子工业技术水平，即使高速变化的电子信息，也能毫不困难的及时接收、处理和储存，故可进行一些动态过程的观察。如果在样品室内装有加热、冷却、弯曲、拉伸和离子刻蚀等附件，则可以通过电视装置，观察相变、断裂等动态的变化过程。

　　10、从试样表面形貌获得多方面资料。在扫描电子显微镜中，不仅可以利用入射电子和试样相互作用产生各种信息来成象，而且可以通过信号处理方法，获得多种图象的特殊显示方法，还可以从试样的表面形貌获得多方面资料。因为扫描电子象不是同时记录的，它是分解为近百万个逐次依此记录构成的，因而使得扫描电子显微镜除了观察表面形貌外，还能进行成分和元素的分析，以及通过电子通道花样进行结晶学分析，选区尺寸可以从10μm到2μm。

　　由于扫描电子显微镜具有上述特点和功能，所以越来越受到科研人员的重视，用途日益广泛。

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