,2024/11/18,扫描电镜 SEM,(Scanning Electron Microscope),2023/9/20 扫描电镜 SEM,2024/11/18,1.SEM的发展历程,2.SEM的结构与工作原理,3.SEM的特点,5.SEM的应用,4.SEM的样品制备,目录：,2023/9/201.SEM的发展历程2.SEM的结构与工作,2024/11/18,一、SEM的发展历程（1）,1924年，法国科学家De.Broglie证明任何粒子在高速运动时都会发射一定波长的电磁辐射。,1926年，德国科学家Garbor和Busch发现用铁壳封闭的铜线圈对电子流能折射聚焦，即可以作为电子束的透镜。,1935年，Knoll提出了扫描电镜的设计思想并制成了扫描电镜的原始模型。,1942年，剑桥大学的马伦成功地制造世界第一台扫描电镜。,2023/9/20一、SEM的发展历程（1）1924年，法国,2024/11/18,1960,年，,Everhart,和,Thornley 发明二次电子侦测器。,1965,年，,第一部商用SEM出现,（Cambridge）,。,1958年,，,在长春中国科学院光学精密机械研究所生产了第一台中型电镜。,1975年,，,中国科学院北京科学仪器厂成功试制了第一台DX-3型扫描电镜，分辨率为10nm，填补了我国扫描电镜的空白。,SEM的发展历程（2）,2023/9/201960年，Everhart 和 Thor,JSM-6700F,场发射扫描电镜,二、SEM结构与工作原理,2024/11/18,JSM-6700F场发射扫描电镜二、SEM结构与工作原理20,SEM结构,由五个系统组成,：,(1)电子光学系统（镜筒）(2)扫描系统(3)信号收集和图像显示系统(4)真空系统(5)电源系统,2024/11/18,SEM结构由五个系统组成：(1)电子光学系统（镜筒）(,2024/11/18,SEM的工作原理概述,SEM,是,以,细聚焦的电子束轰击样品表面，通过电子与样品相互作用产生的二次电子、背散射电子等对样品表面或断口形貌进行观察和分析,。现在,SEM,都与能谱EDS（Energy Dispersive Spectrdmeter）组合，可以进行成分分析。,SEM,是显微结构分析的主要仪器，已广泛用于材料、冶金、矿物、生物学等领域。,2023/9/20SEM的工作原理概述 SEM是以细聚焦的,入射电子束与样品的作用,试样,吸收电子,萤光,(化学结合状态),(形貌成份),背散射电子,特征,X,线,(元素),入射电子束,(,0.2,30kV),二次电子(试样的表面形貌),俄歇电子（元素）,透射电子,2024/11/18,入射电子束与样品的作用试样 吸收电子 萤光(形貌成份),2024/11/18,1、背散射电子,背散射电子,是被固体样品中的原子反弹回来的一部分入射电子。,弹性背散射电于,是指被样品中,原子核,反弹回来的，散射角大于,90,度的那些入射电子，其能量没有损失。,非弹性背散射电子,是入射电子和样品,核外电子,撞击后产生的非弹性散射，不仅方向改变，能量也不同程度的损失。如果逸出样品表面，就形成非弹性背散射电子。,可进行微区成分定性分析,2,、二次电子,二次电子,是指在入射电子束作用下被轰击出来并离开样品表面的,样品的核外层电子,。,二次电子的,能量较低,，一般都不超过50 ev。大多数二次电子只带有几个电子伏的能量。,二次电子一般都是在,表层5-10 nm深度,范围内发射出来的，它对样品的,表面形貌十分敏感,，因此，,能非常有效地显示样品的表面形貌。,不能进行微区成分分析,2023/9/201、背散射电子2、二次电子,电子枪发射的电子束,经过2-3个电磁透镜聚焦,信号强度随样品表面特征而变。它们分别被相应的收集器接受，经放大器按顺序、成比例地放大后，送到显像管,。,在样品表面按顺序逐行,扫描，激发样品产生各种物理信号:二次电子、背散射电子、吸收电子等。,电子的收集和成像原理,2024/11/18,电子枪发射的电子束经过2-3个电磁透镜聚焦信号强度随样品表面,电子的收集和成像原理,2024/11/18,电子的收集和成像原理2023/9/20,三、SEM的特点,高分辨率。由于超高真空技术的发展，场发射电子枪的应用得到普及，现代先进的扫描电镜的分辨率已经达到1纳米左右；,放大倍数变化范围大（从几倍到几十万倍），且连续可调,；,有很大的景深，视野大，成像富有立体感，可直接观察各种试样凹凸不平表面的细微结构；,试样制备简单,，,且可使图像更近于试样的真实状态,；,配有X射线能谱仪,（EDS）,装置，这样可以同时进行显微组织形貌的观察和微区,元素,成分分析。,装上不同类型的试样台和检测器可以直接观察处于不同环境（加热、冷却、拉伸等）中的试样显微结构形态的动态变化过程（动态观察）。,2024/11/18,三、SEM的特点高分辨率。由于超高真空技术的发展，场发射电子,五、,SEM,样品制备,样品制备特点：,1.,可以观察大尺度的样品，从毫米到厘米尺寸的样品都可以观察,2.,成块样品不用制成超薄切片，样品制备方法要简单得多,3.,特别适合于细胞表面和组织表面特征信息的研究,样品制备准则：,1.尽可能保持样品本来的形貌和结构,2.在样品的干燥过程尽可能减少样品变形,3.样品表面应有良好导电性能和二次电子发射率,2024/11/18,五、SEM样品制备样品制备特点：2023/9/20,SEM样品制备技术,2024/11/18,SEM样品制备技术2023/9/20,六、SEM的应用,无机材料制备工程,1,材料和冶金工业,2,晶体生长,3,生物材料观察,4,2024/11/18,六、SEM的应用无机材料制备工程1材料和冶金工业2晶体生长3,0.88PMN-0.12PT,透明陶瓷的断面,SEM,照片,SEM在,无机材料制备上的,应用,2024/11/18,0.88PMN-0.12PT透明陶瓷的断面SEM照片SEM在,SEM在材料和冶金工业,的,应用,应用,范围很广，,包括断裂失效分析、产品缺陷原因分析、镀层结构和厚度分析、涂料层次与厚度分析、材料表面磨损和腐蚀分析、耐火材料的结构与蚀损分析等等。,材料拉伸测试,2024/11/18,SEM在材料和冶金工业的应用材料拉伸测试2023/9/20,SEM观察生物样本,独居蜂幼虫,哥布林蜘蛛,撒克逊黄蜂的颚齿,2024/11/18,SEM观察生物样本独居蜂幼虫哥布林蜘蛛撒克逊黄蜂的颚齿202,2024/11/18,谢谢观看,2023/9/20谢谢观看,