sem掃描式電子顯微鏡

1、電子掃描顯微鏡（SEM）的工作原理？？？

掃描電鏡是用聚焦電子束在試樣表面逐點掃描成像。試樣為塊狀或粉末顆 粒，成像信號可以是二次電子、背散射電子或吸收電子。其中二次電子是最主要的成像信號。由電子槍發射的能量為 5 ～ 35keV 的電子，以其交 叉斑作為電子源，經二級聚光鏡及物鏡的縮小形成具有一定能量、一定束流強度和束斑直徑的微細電子束，在掃描線圈驅動下，於試樣表面按一定時間、空間順 序作柵網式掃描。聚焦電子束與試樣相互作用，產生二次電子發射（以及其它物理信號），二次電子發射量隨試樣表面形貌而變化。二次電子信號被探測器收集 轉換成電訊號，經視頻放大後輸入到顯像管柵極，調制與入射電子束同步掃描的顯像管亮度，得到反映試樣表面形貌的二次電子像。

示意圖：
http://www.science.globalsino.com/1/images/1science9682.jpg

2、掃描電子顯微鏡的工作原理

掃描電子顯微鏡的工作原理：

掃描電子顯微鏡的製造依據是電子與物質的相互作用。

掃描電鏡從原理上講就是利用聚焦得非常細的高能電子束在試樣上掃描，激發出各種物理信息。通過對這些信息的接受、放大和顯示成像，獲得測試試樣表面形貌的觀察。

當一束極細的高能入射電子轟擊掃描樣品表面時，被激發的區域將產生二次電子、俄歇電子、特徵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。同時可產生電子-空穴對、晶格振動（聲子)、電子振盪（等離子體）。

(2)sem掃描式電子顯微鏡擴展資料：

研發歷程：

1873 Abbe 和Helmholfz 分別提出解像力與照射光的波長成反比。奠定了顯微鏡的理論基礎。

1931德國物理學家Knoll 及Ruska 首先發展出穿透式電子顯微鏡原型機。

1938 第一部掃描電子顯微鏡由Von Ardenne 發展成功。

1959年第一台100KV電子顯微鏡 1975年第一台掃描電子顯微鏡DX3 在中國科學院科學儀器廠（現北京中科科儀技術發展有限責任公司）研發成功。

3、SEM掃描電鏡圖怎麼看，圖上各參數都代表什麼意思

1、放大率：

與普通光學顯微鏡不同，在SEM中，是通過控制掃描區域的大小來控制放大率的。如果需要更高的放大率，只需要掃描更小的一塊面積就可以了。放大率由屏幕/照片面積除以掃描面積得到。

所以，SEM中，透鏡與放大率無關。

2、場深：

在SEM中，位於焦平面上下的一小層區域內的樣品點都可以得到良好的會焦而成象。這一小層的厚度稱為場深，通常為幾納米厚，所以，SEM可以用於納米級樣品的三維成像。

3、作用體積：

電子束不僅僅與樣品表層原子發生作用，它實際上與一定厚度范圍內的樣品原子發生作用，所以存在一個作用「體積」。

4、工作距離：

工作距離指從物鏡到樣品最高點的垂直距離。

如果增加工作距離，可以在其他條件不變的情況下獲得更大的場深。如果減少工作距離，則可以在其他條件不變的情況下獲得更高的解析度。通常使用的工作距離在5毫米到10毫米之間。

5、成象：

次級電子和背散射電子可以用於成象，但後者不如前者，所以通常使用次級電子。

6、表面分析：

歐革電子、特徵X射線、背散射電子的產生過程均與樣品原子性質有關，所以可以用於成分分析。但由於電子束只能穿透樣品表面很淺的一層（參見作用體積），所以只能用於表面分析。

表面分析以特徵X射線分析最常用，所用到的探測器有兩種：能譜分析儀與波譜分析儀。前者速度快但精度不高，後者非常精確，可以檢測到「痕跡元素」的存在但耗時太長。

觀察方法：

如果圖像是規則的（具螺旋對稱的活體高分子物質或結晶），則將電鏡像放在光衍射計上可容易地觀察圖像的平行周期性。

尤其用光過濾法，即只留衍射像上有周期性的衍射斑，將其他部分遮蔽使重新衍射，則會得到背景干擾少的鮮明圖像。

(3)sem掃描式電子顯微鏡擴展資料：

SEM掃描電鏡圖的分析方法：

從干擾嚴重的電鏡照片中找出真實圖像的方法。在電鏡照片中，有時因為背景干擾嚴重，只用肉眼觀察不能判斷出目的物的圖像。

圖像與其衍射像之間存在著數學的傅立葉變換關系，所以將電鏡像用光度計掃描，使各點的濃淡數值化，將之進行傅立葉變換，便可求出衍射像〔衍射斑的強度（振幅的2乘）和其相位〕。

將其相位與從電子衍射或X射線衍射強度所得的振幅組合起來進行傅立葉變換，則會得到更鮮明的圖像。此法對屬於活體膜之一的紫膜等一些由二維結晶所成的材料特別適用。

掃描電鏡從原理上講就是利用聚焦得非常細的高能電子束在試樣上掃描，激發出各種物理信息。通過對這些信息的接受、放大和顯示成像，獲得測試試樣表面形貌的觀察。

4、掃描電鏡SEM和透射電鏡TEM的區別

掃描電鏡，是觀察樣品表面的結構特徵；
透射電鏡，是觀察樣品的內部精細結構。

5、掃描電鏡與透射電鏡的區別？

1、結構差異:

主要體現在樣品在電子束光路中的位置不同。透射電鏡的樣品在電子束中間，電子源在樣品上方發射電子，經過聚光鏡，然後穿透樣品後，有後續的電磁透鏡繼續放大電子光束，最後投影在熒光屏幕上;掃描電鏡的樣品在電子束末端，電子源在樣品上方發射的電子束，經過幾級電磁透鏡縮小，到達樣品。當然後續的信號探側處理系統的結構也會不同，但從基本物理原理上講沒什麼實質性差別。

2、基本工作原理:

透射電鏡：電子束在穿過樣品時，會和樣品中的原子發生散射，樣品上某一點同時穿過的電子方向是不同，這樣品上的這一點在物鏡1-2倍焦距之間，這些電子通過過物鏡放大後重新匯聚，形成該點一個放大的實像，這個和凸透鏡成像原理相同。這里邊有個反差形成機制理論比較深就不講，但可以這么想像，如果樣品內部是絕對均勻的物質，沒有晶界，沒有原子晶格結構，那麼放大的圖像也不會有任何反差，事實上這種物質不存在，所以才會有這種儀器存在的理由。

掃描電鏡：電子束到達樣品，激發樣品中的二次電子，二次電子被探測器接收，通過信號處理並調制顯示器上一個像素發光，由於電子束斑直徑是納米級別，而顯示器的像素是100微米以上，這個100微米以上像素所發出的光，就代表樣品上被電子束激發的區域所發出的光。實現樣品上這個物點的放大。如果讓電子束在樣品的一定區域做光柵掃描，並且從幾何排列上一一對應調制顯示器的像素的亮度，便實現這個樣品區域的放大成像。

3、對樣品要求

(1)掃描電鏡

SEM制樣對樣品的厚度沒有特殊要求，可以採用切、磨、拋光或解理等方法將特定剖面呈現出來，從而轉化為可以觀察的表面。這樣的表面如果直接觀察，看到的只有表面加工損傷，一般要利用不同的化學溶液進行擇優腐蝕，才能產生有利於觀察的襯度。不過腐蝕會使樣品失去原結構的部分真實情況，同時引入部分人為的干擾，對樣品中厚度極小的薄層來說，造成的誤差更大。

(2)透射電鏡

由於TEM得到的顯微圖像的質量強烈依賴於樣品的厚度，因此樣品觀測部位要非常的薄，例如存儲器器件的TEM樣品一般只能有10～100nm的厚度，這給TEM制樣帶來很大的難度。初學者在制樣過程中用手工或者機械控制磨製的成品率不高，一旦過度削磨則使該樣品報廢。TEM制樣的另一個問題是觀測點的定位，一般的制樣只能獲得10mm量級的薄的觀測范圍，這在需要精確定位分析的時候，目標往往落在觀測范圍之外。目前比較理想的解決方法是通過聚焦離子束刻蝕(FIB)來進行精細加工。

(5)sem掃描式電子顯微鏡擴展資料：

透射電子顯微鏡的成像原理 可分為三種情況：

（1）吸收像：當電子射到質量、密度大的樣品時，主要的成相作用是散射作用。樣品上質量厚度大的地方對電子的散射角大，通過的電子較少，像的亮度較暗。早期的透射電子顯微鏡都是基於這種原理。

（2）衍射像：電子束被樣品衍射後，樣品不同位置的衍射波振幅分布對應於樣品中晶體各部分不同的衍射能力，當出現晶體缺陷時，缺陷部分的衍射能力與完整區域不同，從而使衍射波的振幅分布不均勻，反映出晶體缺陷的分布。

（3）相位像：當樣品薄至100Å以下時，電子可以穿過樣品，波的振幅變化可以忽略，成像來自於相位的變化。