第二章扫描电子显微镜
扫描电子显微镜ppt课件
二、信号的收集和图像显示系 统
信号收集和显示系统包括各种信号检测器，前置放大 器和显示装置，其作用是检测样品在入射电子作用下 产生的物理信号，然后经视频放大，作为显像系统的 调制信号，最后在荧光屏上得到反映样品表面特征的 扫描图像。
12-0引言
2、 图像景深大，富有立体感。可直接观察起 伏较大的粗糙表面（如金属和陶瓷的断口等）
3、试样制备简单。只要将块状或粉末的、导 电的或不导电的试样不加处理或稍加处理，就 可直接放到SEM中进行观察。一般来说，用 SEM观察断口时，样品不必复制，可直接进行 观察，这给分析带来极大的方便。比透射电子 显微镜（TEM）的制样简单，且可使图像更近 于试样的真实状态。
二次电子、背散射电子和透射电子的信号都可采用闪 烁计数器来进行检测。信号电子进入闪烁体后即引起 电离，当离子和自由电子复合后就产生可见光。可见 光信号通过光导管送入光电倍增器，光信号放大，即 又转化成电流信号输出，电流信号经视频放大器放大 后就成为调制信号。
二、信号的收集和图像显示系 统
如前所述，由于镜筒中的电子束和显像 管中电子束是同步扫描，而荧光屏上每 一点的亮度是根据样品上被激发出来的 信号强度来调制的，因此样品上各点的 状态各不相同，所以接收到的信号也不 相同，于是就可以在显像管上看到一幅 反映试样各点状态的扫描电子显微图像。
俄歇电子特点:
(1)俄歇电子的能量很低，能量有特征值, 一般在50eV-1500eV范围内。
(2)俄歇电子的平均自由程很小(1nm左 右).因此在较深区域中产生的俄歇电子 在向表层运动时必然会因碰撞而损失能 量,使之失去了具有持征能量的特点.
扫描电子显微镜的构造和工作原理
扫描电子显微镜的构造和工作原理扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种常用的高分辨率显微镜，它通过使用聚焦的电子束来替代传统显微镜中使用的光束，从而能够观察到非常小尺寸的物体或细节。
SEM的构造和工作原理如下：构造：1.电子源：SEM使用热电子发射或场致发射的方式产生电子束。
常用的电子源是热丝电子枪，其中一个被称为热阴极的钨丝加热电子产生材料，产生电子束。
2. 电子透镜系统：SEM中有两个电子透镜，分别称为透镜1（即准直透镜）和透镜2（即聚经透镜）。
透镜1和透镜2的作用是使电子束呈现较小的束斑（electron beam spot），从而提高分辨率和放大率。
3. 检测系统：SEM的检测系统包括两个主要部分，即二次电子检测器（Secondary Electron Detector，SED）和回散射电子检测器（Backscattered Electron Detector，BED）。
SED主要用于表面形貌观察，它能够检测到由扫描电子激发的二次电子。
BED则用于分析样品的成分和区分不同物质的特性。
4.微控样品台：SEM中的样品台可以精确调整样品位置，使其与电子束的路径重合，并且可以在不同的方向上转动，以便于观察不同角度的样品。
5.显示和控制系统：SEM使用计算机控制系统来控制电子束的扫描和样品台的移动，并将观察结果显示在计算机屏幕上。
工作原理：1.电子束的生成：SEM中的电子源产生高能电子束。
电子源加热电子发射材料，如钨丝，产生高速电子束。
2.电子透镜系统的聚焦：电子束经过透镜1和透镜2的聚焦，使其呈现出较小的束斑。
3.样品的扫描：样品台上的样品被置于电子束的路径中，并通过微控样品台控制样品的位置和方向。
电子束扫描过样品表面，通过电磁透镜和扫描线圈控制电子束的位置。
4.二次电子和回散射电子的检测：电子束与样品相互作用时，会产生二次电子和回散射电子。
二次电子是由电子束激发样品表面产生的电子，可以用来观察样品的表面形貌。
扫描电子显微镜(SEM)简介
完成观察后，关闭扫描电子显微镜主机和计 算机，清理样品台，保持仪器整洁。
注意事项
样品求
确保样品无金属屑、尘埃等杂质，以 免损坏镜体或影响成像质量。
避免过载
避免长时间连续使用仪器，以免造成 仪器过载。
保持清洁
定期清洁扫描电子显微镜的镜头和样 品台，以保持成像清晰。
操作人员要求
操作人员需经过专业培训，了解仪器 原理和操作方法，避免误操作导致仪 器损坏或人员伤害。
操作方式
有些SEM需要手动操作，而有 些型号则具有自动扫描和调整 功能。
适用领域
不同型号的SEM适用于不同的领 域，如材料科学、生物学等，选
择时应考虑实际应用需求。
04
SEM的操作与注意事项
操作步骤
01
02
03
开机与预热
首先打开电源，启动计算 机，并打开扫描电子显微 镜主机。预热约30分钟， 确保仪器稳定。
场发射电子源利用强电场作用下的金属尖端产生电子，具有高亮度、低束流的优点， 但需要保持清洁和稳定的尖端环境。
聚光镜
聚光镜是扫描电子显微镜中的重 要组成部分，它的作用是将电子 束汇聚成细束，并传递到样品表
面。
聚光镜通常由两级组成，第一级 聚光镜将电子束汇聚成较大直径 的束流，第二级聚光镜进一步缩
小束流直径，提高成像质量。
生态研究
环境SEM技术可以应用于生态研究中， 例如观察生物膜、土壤结构等，为环 境保护和治理提供有力支持。
THANKS
感谢观看
样品放置
将样品放置在样品台上， 确保样品稳定且无遮挡物。
调整工作距离
根据样品特性，调整工作 距离（WD）至适当位置， 以确保最佳成像效果。
操作步骤
扫描电子显微镜原理
扫描电子显微镜原理
扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM）是一种利用电子束照射样本表面，通过采集样本散射的次级电子、反射电子、透射电子等生成显微图像的设备。
其原理与传统光学显微镜不同，利用电子束的波粒二象性和电子与物质相互作用的性质来获得高分辨率的图像。
扫描电子显微镜由电子光源、电子光学系统、样本台以及信号检测和图像处理系统等组成。
首先，电子显微镜的电子光源发射出高能电子束，通常通过热丝发射电子的方式。
这些电子束会经过准直和聚焦装置，使其成为一束细且聚焦的电子束。
接下来，样本被放置在扫描电子显微镜的样本台上。
样本表面会与入射电子束相互作用，产生不同的信号。
其中，主要信号包括次级电子（Secondary Electron, SE）、反射电子（Backscattered Electron, BE）以及透射电子（Transmitted Electron, TE）。
次级电子主要由入射电子与样本表面原子的相互作用而产生，其被采集并转化为图像。
反射电子主要是在样本内部物质的相互作用下被散射回来的电子，同样被采集和转化为图像。
透射电子则是透过样本的电子，其传感元件可将其图像化。
这些信号被接收后，经过放大和转换为电子图像信号。
电子图像信号可以通过荧光屏或者光电二极管进行观测和记录。
最后，通过图像处理系统将电子信号转化为高分辨率的图像，该图像具有较高的对比度和分辨率，可以用来观察样本的细微特征。
扫描电子显微镜以其高分辨率和强大的观察能力被广泛应用于材料科学、生命科学、纳米技术以及表面科学等领域。
扫描电子显微镜原理
扫描电子显微镜原理扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM）是一种利用电子束来观察样品表面微观形貌和成分的高分辨率显微镜。
与光学显微镜相比，扫描电子显微镜具有更高的放大倍数和更高的分辨率，可以观察到更小尺度的细微结构。
其原理主要包括电子源、电子透镜系统、样品台、探针和检测器等几个部分。
首先，电子源产生的电子束是扫描电子显微镜的核心。
电子源通常采用热阴极或冷阴极发射电子，产生的电子束经过加速器加速后，形成高速、高能的电子束。
这些电子束的能量通常在几千至几十万电子伏特之间，高能的电子束可以穿透样品表面，形成高分辨率的显微图像。
其次，电子透镜系统是控制和聚焦电子束的关键部分。
电子束经过电子透镜系统的聚焦和控制后，可以形成非常细小的探针，可以在样品表面进行扫描。
电子透镜系统通常包括几个磁场和电场透镜，通过调节透镜的参数可以实现对电子束的聚焦和控制，从而获得高分辨率的显微图像。
样品台是扫描电子显微镜中支撑样品的部分，样品通常需要制备成非常薄的样品片或者表面导电涂层，以便电子束可以穿透或者散射到样品表面。
样品台通常可以实现样品的旋转、倾斜和移动，以便观察样品的不同部位和角度。
探针是电子束在样品表面扫描时的实际作用部分，电子束在样品表面扫描时，会与样品表面发生相互作用，产生不同的信号。
这些信号包括二次电子、反射电子、X射线等，通过探针和样品表面的相互作用，可以获取样品表面的形貌和成分信息。
最后，检测器是扫描电子显微镜中用于接收和检测样品表面信号的部分，不同的检测器可以接收和检测不同类型的信号。
常见的检测器包括二次电子检测器、反射电子检测器和X射线能谱仪等，通过这些检测器可以获取样品表面的形貌和成分信息。
综上所述，扫描电子显微镜的原理主要包括电子源、电子透镜系统、样品台、探针和检测器等几个部分。
通过这些部分的协同作用，可以实现对样品表面微观形貌和成分的高分辨率观察和分析，为材料科学、生物科学和纳米科学等领域的研究提供了重要的工具和手段。
扫描电子显微镜的原理和应用
扫描电子显微镜的原理和应用扫描电子显微镜是一种利用电子束扫描样品表面并对扫描到的电子信号进行成像的高分辨率显微镜。
与光学显微镜不同，扫描电子显微镜利用电子束通过透镜和场控制技术非常高效地聚焦并成像，以获得超高分辨率的成像效果，以及大量的表面和物质信息。
扫描电子显微镜的原理扫描电子显微镜的核心是电子光源，它利用热发射、光电发射或场致发射等方式产生的电子束，经过一系列的焦距透镜、偏转线圈、探针控制和信号采集系统组成。
扫描电子显微镜的成像原理和传统光学显微镜略有不同。
它不是通过透镜去聚焦光线来成像，而是通过利用电子作用在样品表面的电磁场和电子-物质相互作用来实现的。
扫描电子显微镜利用电子束在样品表面扫描出一个小点，由电子-物质相互作用产生的电子信号被收集并转化成电子图像数据，然后利用计算机对数据进行图像处理，形成高分辨率的显微成像，以及其它相关物化信息。
扫描电子显微镜的应用扫描电子显微镜因其超高分辨率和强大的化学和物理分析功能而广泛应用于许多领域。
在材料科学领域，扫描电子显微镜广泛用于各种材料的表面和微结构分析，包括晶体结构、颗粒形貌、纳米结构、原子局部构型等。
其中，扫描透射电子显微镜（STEM）可以提供比常规扫描电子显微镜更高的结构分辨率，可用于对材料和生物样品的超高分辨率成像和分析。
在生物科学领域，扫描电子显微镜广泛应用于生物样品的形态与结构分析，如细胞器、膜结构、细胞外矩阵等。
同时，扫描电子显微镜也被用于对代谢过程和细胞凋亡等重要生物过程的研究。
在微电子制造和半导体工业中，扫描电子显微镜用于分析芯片表面的纳米结构和性能，以及其他半导体材料和器件的研究和开发。
在环境科学领域，扫描电子显微镜可用于分析环境污染物的化学成分和形态，如粉尘、气溶胶、烟尘等，有助于研究它们的来源、形成机制和生物毒性。
结论扫描电子显微镜是一种高分辨率的显微镜技术，具有广泛的应用前景和重要的科学意义。
不仅能够提高我们对材料、生物样品、半导体和环境的理解，而且也在未来的许多领域中发挥着重要的作用。
电子显微镜与扫描电子显微镜
电子显微镜与扫描电子显微镜电子显微镜（Transmission Electron Microscope，简称TEM）是利用电子束来对样品进行成像的一种显微镜。
它可以突破光学显微镜的分辨率限制，使得观察到的细微结构更加清晰和精细。
而扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）则是一种利用电子束来扫描样品表面并获取高分辨率图像的显微镜。
电子显微镜是通过将电子束通过透镜系统聚焦到极小的焦点，然后穿过样品并被投影到接收器上，从而观察样品内部的结构。
因为电子的波长比可见光短得多，所以电子显微镜的分辨率比光学显微镜高出数千倍，能够观察到更小尺度的细节。
在电子显微镜中，样品需要被切成极薄的薄片以使电子能够穿透，这也是电子显微镜的一个局限性，不能观察到完整的三维结构。
相比之下，扫描电子显微镜则是通过将电子束在样品表面上进行扫描来获取图像。
SEM能够提供高分辨率的表面拓扑图像，可以观察到样品表面的形貌、结构和成分。
SEM的分辨率通常在纳米级别，适用于对表面形貌和微观结构的观察。
与TEM不同的是，SEM不需要对样品进行薄片处理，对样品的准备要求相对简单，因此更为广泛应用。
除了可以观察样品的表面结构，扫描电子显微镜还可以通过不同的探测器来获取样品的化学成分信息。
例如，通过能谱仪（EDS）可以对样品进行化学成分分析，从而了解样品中各种元素的含量及分布。
而透射电子显微镜通常通过选区电子衍射技术（SAED）来对晶体结构进行分析。
总的来说，电子显微镜与扫描电子显微镜都是现代科学研究中不可或缺的工具，它们的高分辨率、高清晰度和高增强率为科学家们提供了研究微观世界的有效手段。
无论是在材料科学、生命科学、纳米技术还是其他领域，电子显微镜和扫描电子显微镜都扮演着重要的角色，推动着科学研究的进步和发展。
扫描电子显微镜
扫描电子显微镜（SEM）是1965年发明的较现代的细胞生物学研究工具，主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态，即用极狭窄的电子束去扫描样品，通过电子束与样品的相互作用产生各种效应，其中主要是样品的二次电子发射。
二次电子能够产生样品表面放大的形貌像，这个像是在样品被扫描时按时序建立起来的，即使用逐点成像的方法获得放大像。
扫描电镜（SEM）是介于透射电镜和光学显微镜之间的一种微观性貌观手段，可直接利用样品表面材料的物质性能进行微观成像。
扫描电镜的优点是，①有较高的放大倍数，20-20万倍之间连续可调；②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；③试样制备简单。
目前的扫描电镜都配有X射线能谱仪（EDS）装置，这样可以同时进行显微组织性貌的观察和微区成分分析，因此它是当今十分有用的科学研究仪器。
一、基本原理扫描电子显微镜的制造依据是电子与物质的相互作用。
扫描电镜从原理上讲就是利用聚焦得非常细的高能电子束在试样上扫描，激发出各种物理信息。
通过对这些信息的接受、放大和显示成像，获得测试试样表面形貌的观察。
当一束极细的高能入射电子轰击扫描样品表面时，被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征x射线和连续谱X射线、背散射电子、透射电子，以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。
同时可产生电子-空穴对、晶格振动（声子)、电子振荡（等离子体）。
扫描式电子显微镜的电子束不穿过样品，仅在样品表面扫描激发出次级电子。
放在样品旁的闪烁晶体接收这些次级电子，通过放大后调制显像管的电子束强度，从而改变显像管荧光屏上的亮度。
显像管的偏转线圈与样品表面上的电子束保持同步扫描，这样显像管的荧光屏就显示出样品表面的形貌图像，这与工业电视机的工作原理相类似。
扫描式电子显微镜的分辨率主要决定于样品表面上电子束的直径。
放大倍数是显像管上扫描幅度与样品上扫描幅度之比，可从几十倍连续地变化到几十万倍。
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SEM中的三种主要信号
背散射电子：入射电子在样品中经散射后再 从上表面射出来的电子。反映样品表面不同 取向、不同平均原子量的区域差别。 二次电子：由样品中原子外壳层释放出来， 在扫描电子显微术中反映样品上表面的形貌 特征。 X射线：入射电子在样品原子激发内层电子 后外层电子跃迁至内层时发出的光子。
KYKY-1000B扫描电镜外貌图
扫描电镜定义
扫描电子显微镜的简称为扫描电镜，英文 缩写为SEM (Scanning Electron Microscope)。它是用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）组合，可以进行成分分析。 所以，SEM也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。
第三阶段为商品化发展时期
第一节 扫描电镜的发展
第一个阶段 ：理论奠基阶段
• • 1834年，法拉第在“皇家学会会报”上发表文章第一次提到基本电荷“电的 原子”概念。同年，汉米尔顿推导出质点运动与几何光学等效原理。 1923年， 法国科学家Louis de Broglie发现，微观粒子本身除具有粒子特性以 外还具有波动性。他指出不仅光具有波粒二象性，一切电磁波和微观运动物 质(电子、质子等)也都具有波粒二象性。电磁波在空间的传播是一个电场与磁 场交替转换向前传递的过程。电子在高速运动时，其波长远比光波要短得多。 1926年，德国物理学家H· Busch提出了关于电子在磁场中的运动理论。他指 出：具有轴对称性的磁场对电子束来说起着透镜的作用。从理论上设想了可 利用磁场作为电子透镜，达到使电子束会聚或发散的目的。
现代材料分析测试技术
河南理工大学
材料科学与工程学院
第二章 扫描电子显微镜 本章主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 扫描电镜（SEM）的发展 SEM的工作原理 SEM形貌和原子序数衬度 SEM在材料分析中的应用 电子探针显微分析技术及应用
材料研究的重要性
• 材料是社会发展的基石和支柱
2、二次电子
入射电子与样品相互作用后，使样品 原子较外层电子（价带或导带电子）电 离产生的电子，称二次电子。二次电子 能量比较低，习惯上把能量小于50eV电 子统称为二次电子，仅在样品表面5nm －10nm的深度内才能逸出表面，这是 二次电子分辨率高的重要原因之一。二 次电子主要决定于表面形貌，不能用于 成分分析。
1932年 Ruska Knoll
电子显微镜
20世纪三十年代早 期卢斯卡（E.Ruska）等 发明了电子显微镜，使 人类能”看”到病毒等 亚微米的物体，它与光 学显微镜一起成了微电 子技术的基本工具。
第三代显微镜——扫描探针显微镜（SPM）
1982年
扫描隧道 显微镜
也可简称为纳米显微镜。1982年 宾尼和罗雷尔发明了扫描隧道显微镜 （STM），使人类实现了观察单个 原子的原望；1985年宾尼发明了可适 用于非导电样品的原子力显微镜 （AFM），也具有原子分辨率，与 扫描隧道显微镜一起构建了扫描探针 显微镜（SPM）系列。
nm
Å
Crystal structure
显微术：光学、 电子、扫描探针
SPM
TEM
LM
SEM
扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope，简写为SEM)一种新型的电 子光学仪器，是一个复杂的系统，浓缩了电子光学技术、真空技术、精细机 械结构以及现代计算机控制技术，是一种利用电子束扫描样品表面从而获得 样品信息的电子显微镜。由于制样简单、放大倍数可调范围宽、图像的分辨 率高、景深大以及SEM与能谱（EDS）组合，可以进行成分分析等特点，扫 描电镜已广泛地应用在生物学、医学、冶金学等学科的领域中，促进了各有 关学科的发展。
从1830年到1982年150年内，人类眼睛的也从 200nm“看”到了0.1nm，提高了2000倍。
第一节 扫描电镜的发展 扫描电镜的发展方向
• 现代扫描电镜的发展方向主要是两个：大型和超小型。大型：采用场 发射电子枪或者LaB6电子枪，提高分辨率到25 Å。与电子探针的功 能相结合，加上波长色散谱仪和能量色散谱仪，进行元素分析。并加 上电子通道花样（ECP ）和选区电子通道花样（SECP ）等功能。 使其性能向综合的方向发展。 • 超小型：由于扫描电镜制样简单，操作方便，图象更有立体感，层次 细节更分明和丰富，清晰度高，各制造厂家自75年后纷纷制造各种桌 上型的扫描电镜（也称简易型）。其特点是体积小,重量轻。像日立公 司（HITACHI）的S－310A，全部重量170公斤，日本电子的JSM－ T20也仅180公斤。这类超小型扫描电镜能以很低的代价（不超过 40000美元 ）就得到高分辨率（150 Å）的清晰图象，应用广泛。 • 扫描电镜的分类：常规扫描电镜（SEM）、环境扫描电镜（ESEM）、 场发射扫描电镜（FE-SM）、扫描隧道显微镜（STM）、扫描透射电 镜（STEM）、扫描探针显微镜（SPM）、原子力显微镜（AFM）、 分析型电镜（与能谱，红外等设备联用）
• • • • • •
第一节 扫描电镜的发展
第三个阶段 ：商品化发展时期
• 1965年，在各项基础技术有了很大进展的前提下才在英国诞生了第 一台实用化的商品扫描电镜。此后，荷兰、美国、西德也相继研制出 各种型号的扫描电镜，日木二战后在美国的支持下生产出扫描电镜， 中国则在20世纪70年代生产出自己扫描电镜。 • 前期近20年，扫描电镜主要是在提高分辨率方面取得了较大进展.80 年代末期，各厂家的扫描电镜的二次电子像分辨率均己达到4. 5 nm. 在提高分辨率方面各厂家主要采取了如下措施:
入射电子 Auger电子
背散射电子
二次电子
阴极发光 X射线
样 品
透射电子
第二节 扫描电镜的工作原理 弹性散射和非弹性散射
当一束聚焦电子束沿一定方向入射到试样内时，由于受到 固体物质中晶格位场和原子库仑场的作用，其入射方向会 发生改变，这种现象称为散射。
• 弹性散射：如果在散射过程中入射电子只改变方向，但其总动能基本 上无变化，则这种散射称为弹性散射。弹性散射的电子符合布拉格定 律，携带有晶体结构、对称性、取向和样品厚度等信息，在电子显微 镜中用于分析材料的结构。 • 非弹性散射：如果在散射过程中入射电子的方向和动能都发生改变， 则这种散射称为非弹性散射。在非弹性散射情况下，入射电子会损失 一部分能量，并伴有各种信息的产生。非弹性散射电子：损失了部分 能量，方向也有微小变化。用于电子能量损失谱，提供成分和化学信 息。也能用于特殊成像或衍射模式。
扫描电镜典型特点
样品制备简单，能直接观察并分析样品的表面结 构特征。 三自由度平移和旋转样品，可多角度对样品进行 观察。 扫描电镜景深大，所抓拍图象的立体感强。 图象的放大倍数连续可调，基本包括了放大镜、 光学显微镜到透射电镜的范围。 观察样品表面形貌的同时，可作微区成分分析。
• 新材料是科技发展的先导
• 材料研发和应用能力体现了国家的竞争力
材料科学基础的地位
人类社会发展的历史阶段常常用当时主要使用的 材料来划分。从古代到现在人类使用材料的历史 共经历了七个时代，各时代的开始时间：
– – – – – – – 石器时代（公元前10万年） 青铜器时代（公元前3000年） 铁器时代（公元前1000年） 水泥时代（公元0年） 钢时代（1800年） 硅时代（1950年） 新材料时代（1990年）
因为材料的应用获得的益处
秦帝国的统一——
青铜兵器性能的提高和兵器标准化制备。
航海时代的开始——
指南针的使用（磁性ห้องสมุดไป่ตู้料）
工业革命——
信息时代—— 航空航天——
钢铁材料的发展 半导体材料、单晶硅、光纤材料
有色轻金属合金、复合材料、先进陶瓷材料
聚合物的性能结构依赖性
晶体尺寸 晶体取向
晶体类型
第二章 扫描电子显微镜 本章主要内容
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 扫描电镜（SEM）的发展 SEM的工作原理 SEM形貌和原子序数衬度 SEM在材料分析中的应用 电子探针显微分析技术及应用
第二节 扫描电镜的工作原理
2.1 电子与固体试样的交互作用
• 一束细聚焦的电子束轰击试样表面时，入射电子 与试样的原子核和核外电子将产生弹性或非弹性 散射作用，并激发出反映试样形貌、结构和组成 的各种信息，有：二次电子、背散射电子、阴极 发光、特征X 射线、俄歇过程和俄歇电子、吸收 电子、透射电子等。
11 01 透 射 电 子 显 微 镜
JEM
JEOL扫描电子显微镜
第一代显微镜——光学显微镜
1830年代后期为 M.Schleide和T.Schmann所 发明；它使人类“看”到 了致病的细菌、微生物和 微米级的微小物体，对社 会的发展起了巨大的促进 作用，至今仍是主要的显 微工具 .
第二代显微镜——电子显微镜
性能可以 提高百倍
α
聚偏氟 乙烯
普通塑料
β
压电、热电 材料
聚合物多层次结构 人眼 光学显微镜
0.2mm
200nm
1nm
0.2nm
o.1nm
0.01nm
扫描电子显微镜 透射电子显微镜 扫描探针显微镜
Spherulite
m
Stacked lamellar structure in a spherulite Folded chains packed in a crystalline lamellae
•
第一节 扫描电镜的发展
第二个阶段 ：试验研究阶段
• 1931年，德国柏林工科大学高压实验室的M.Knoll和E.Ruska研制成功了第1 台实验室电子显微镜，这是后来透射式电子显微镜（transmission electron microscope，TEM）的雏形。其加速电压为70kV，放大率仅12倍。尽管这样 的放大率还微不足道，但它有力地证明了使用电子束和电磁透镜可形成与光 学影像相似的电子影像。为电子显微镜的制造研究和提高奠定了基础。 1933 Ruska建成第一台电子显微镜。 1935年，Kn-oll在设计透射电镜的同时，就提出了扫描电镜的原理及设计思 想。，1942年在实验室制成第一台扫描电镜，但囚受各种技术条件的限制， 进展一直很慢。 1938 Rusca研制成功第一台真正实用的电子显微镜。 1938 Ardenne研制出第一台扫描电子显微镜。 1939 西门子生产出第一批商品电子显微镜。 1942 第一台实验室用的扫描电子显微镜问世。