扫描电镜的基本原理和应用的国标
扫描电镜原理及操作
偏转线圈；其中偏转线圈通以锯齿波的电流，产生的磁场 作用于电子束使它在样品上扫描。扫描的区域、扫描比率
磁透镜一般有三个：第一、二聚光镜和物镜，
作用与透射电镜的聚光镜相同:缩小电子束的直径，把来 自电子枪的约30微米大小的电子束经过第一、二聚光镜和 物镜的作用，缩小成直径约为几十埃的狭窄电子束。
像的大小 扫描区域的大小
2、电子枪亮度，样品的性质，相互作用的方式以及扫描 速度和像的线数。 目前商品扫描电镜分辨率一般达到50-60埃，使用场发 射电子枪可达约10埃。
显微镜成像原理
2、扫描电镜的结构
2
2015/6/20
2、扫描电镜的结构
扫描电镜的主要由三大部分组成： 1、电子光学系统 2、成像系统 一种具有特征能量值的电子，这种电子
3、电子与样品的相互作用
（二）射线 1、X射线：
又称伦琴射线；波长约0.001-10nm。电子探针轰击
1925年发现，用它可以进行样品轻元素的分析，
样品时，可产生特征X射线和连续X射线。其中特征X射线 的波长和能量随样品中各种元素的不同而各异，根据这 一性质可以对样品中的某些元素进行定性和定量分析。 X射线主要反映样品深层（约50—500nm）的某些信 息。X射线适合于重元素的成分分析。
5
2015/6/20
有强烈的立体视觉:
大鳞副泥鳅的受精过程
3、扫描电子显微镜的特点
示受精孔
精孔区
有强烈的立体视觉
卵膜孔
受精后5秒
有强烈的立体视觉:
大鳞副泥鳅的受精过程
3、扫描电子显微镜的特点
(4)样品制备较简单—— 甚至可以不作任何处理。并且样品可以很大，如直
扫描电镜的原理及其在材料科学领域的应用
一、扫描电镜的原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope），简写为SEM，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。
扫描电镜的基本工作过程如图1，用电子束在样品表面扫描，同时，阴极射线管内的电子束与样品表面的电子束同步扫描，将电子束在样品上激发的各种信号用探测器接收，并用它来调制显像管中扫描电子束的强度，在阴极射线管的屏幕上就得到了相应衬度的扫描电子显微像。
电子束在样品表面扫描，与样品发生各种不同的相互作用，产生不同信号，获得的相应的显微像的意义也不一样。
入射电子与试样相互作用产生图2所示的信息种类[1-4]。
这些信息的二维强度分布随试样表面的特征而变（这些特征有表面形貌、成分、晶体取向、电磁特性等），是将各种探测器收集到的信息按顺序、成比率地转换成视频信号，再传送到同步扫描的显像管并调制其亮度，就可以得到一个反应试样表面状况的扫描图如果将探测器接收到的信号进行数字化处理即转变成数字信号，就可以由计算机做进一步的处理和存储扫描电镜主要是针对具有高低差较大、粗糙不平的厚块试样进行观察，因而在设计上突出了景深效果，一般用来分析断口以及未经人工处理的自然表面。
图 1 扫描电子显微镜的工作原理图 2 电子束探针照射试样产生的各种信息扫描电子显微镜（SEM）中的各种信号及其功能如表1所示表1 扫描电镜中主要信号及其功能二、扫描电镜的构成图3给出了电镜的电子光学部分的剖面图。
主要包括以下几个部分：1.电子枪——产生和加速电子。
由灯丝系统和加速管两部分组成2.照明系统——聚集电子使之成为有一定强度的电子束。
由两级聚光镜组合而成。
3.样品室——样品台，交换，倾斜和移动样品的装置。
4.成像系统——像的形成和放大。
由物镜、中间镜和投影镜组成的三级放大系统。
调节物镜电流可改变样品成像的离焦量。
调节中间镜电流可以改变整个系统的放大倍数。
5.观察室——观察像的空间，由荧光屏组成。
扫描电子显微镜的原理及应用
--
扫描电子显微镜的原理及应用
一、实验目的与任务
1.了解扫描电镜的基本结构和原理。
2..掌握扫描电镜试样的制备方法。
3. 熟悉利用二次电子信号拍摄扫描电镜照片。
二、扫描电镜的基本结构和原理
扫描电镜由电子光学系统、扫描系统、信号收集处理显示系统、真空系统、供电控制系统和冷却系统等六部分组成。
图1为其结构原理示意图。
图1 扫描电镜机构原理图
扫描电镜成像原理与闭路电视非常相似，显像管上图像的形成是靠信息的传送完成的。
电子束在样品表面逐点逐行扫描，依次记录每个点的二次电子、背散射电子或X射线等信号强度，经放大后调制显像管上对应位置的光点亮度。
扫描发生器所产生的同一信号又被用于驱动显像管电子束实现同步扫描，样品表面与显像管上图像保持逐点逐行一一对应的几何关系。
因此，扫描电子图像所包含的信息能很好地反映样品的表面形貌。
三、实验内容：
1.介绍扫描电子显微镜的生产厂家型号构造和工作原理.
2.讲解并演示扫描电镜试样的制备方法
3.讲解什么是二次电子，演示利用二次电子信号拍摄扫描电镜照片。
四、实验数据及处理
1、简述扫描电子显微镜的基本组成和工作原理。
2. 什么是二次电子？如何利用二次电子信号拍摄扫描电镜照片？
3. 扫描电镜对试样有何要求？应如何制备？。
扫描电镜的结构原理与应用
扫描电镜的结构原理与应用1. 概述扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）是一种使用电子束来观察样品表面的高分辨率显微镜。
相比传统的光学显微镜，扫描电镜具有更高的放大倍数和更好的分辨率，能够观察到更细微的细节和表面形貌的特征。
本文将介绍扫描电镜的结构原理和应用领域。
2. 结构原理扫描电镜由以下几个基本组成部分构成：•电子枪：产生高速电子束的源头。
•准直系统：用于调节电子束的尺寸和形状，使其具有良好的准直性。
•聚焦系统：通过磁场对电子束进行聚焦，使其在样品表面形成高亮度的扫描点。
•扫描线圈：产生水平和垂直方向的扫描电场，控制电子束在样品表面的移动。
•探测器：用于检测样品表面所产生的信号，并转化为图像进行显示。
•显示器：将探测器所获得的信号转化为可见图像，并进行显示。
扫描电镜的工作过程如下：1.电子枪产生高能电子束。
2.准直系统和聚焦系统将电子束调整为合适的形状和大小。
3.扫描线圈控制电子束在样品表面进行扫描。
4.探测器检测样品表面所产生的信号，转化为图像进行显示。
5.显示器将图像进行显示和观察。
3. 应用领域扫描电镜在科学研究、工业生产和教育培训等领域有着广泛的应用。
以下是扫描电镜常见的应用领域：3.1 材料科学•表面形貌观察：扫描电镜可以观察材料表面的微观形貌特征，如纹理、孔洞和颗粒等。
•材料成分分析：通过能谱仪等附加装置，可以对材料进行成分分析，确定材料的化学组成。
3.2 生物科学•细胞观察：扫描电镜可以观察生物细胞的形态特征，揭示细胞的微细结构和功能。
•细菌病毒研究：通过扫描电镜可以观察细菌和病毒的形态和结构，研究其生长和传播机制。
3.3 纳米技术•纳米材料研究：扫描电镜可以观察纳米材料的形貌和结构，研究其物理和化学性质。
•纳米器件制备：扫描电镜可以用于观察和调控纳米级器件的制备过程和性能评价。
3.4 地质学•矿物鉴定：扫描电镜对地质样品进行观察和成分分析，有助于鉴定矿物种类和性质。
扫描电镜的工作原理和应用
扫描电镜的工作原理和应用1. 扫描电镜的工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种利用电子束与样品相互作用来获取图像的仪器。
相比传统的光学显微镜，扫描电镜具有更高的分辨率和更大的深度感，可以观察到更细微的细节。
扫描电镜的工作原理如下：1.电子发射: 扫描电镜通过热发射或场发射的方式产生高能电子束。
这个电子束经过加速电压，使电子获得足够大的能量。
2.聚焦: 电子束经过一系列的聚焦透镜，使其在样品表面形成一个非常小的聚焦点，以提高分辨率。
3.扫描: 电子束通过控制扫描线圈的方式，沿着样品表面进行扫描。
在每一个扫描点，样品上的电子与电子束发生相互作用。
4.信号检测: 所有与电子束相互作用的信号都被收集和检测，包括次级电子、反射电子、散射电子等。
5.图像生成: 通过扫描电镜的控制系统将所有收集到的信号转换为图像。
这些图像可以显示出样品表面的形貌、结构和组成。
2. 扫描电镜的应用扫描电镜广泛应用于各个领域，包括材料科学、生物学、医学等。
下面列举一些常见的应用：1.纳米材料研究: 扫描电镜可以观察到纳米级别的材料结构和形貌，对于纳米材料的制备和性质研究非常重要。
2.生物学研究: 扫描电镜可以观察生物样品的微观结构，如细胞、细胞器和微生物等。
它可以帮助研究者了解生物体的形态、组织和功能。
3.医学检测: 扫描电镜可以用于医学领域中的病理学研究和临床诊断。
例如，可以观察病毒、细菌、组织断面等微小结构，帮助医生进行疾病诊断和治疗。
4.材料表征: 扫描电镜能够观察材料的粗糙度、晶体结构、颗粒分布等参数，对于材料研究和工程应用具有重要意义。
5.环境科学研究: 扫描电镜可以用于观察和分析大气颗粒物、水中微生物和污染物等的形貌和组成，有助于环境污染的起因和后果研究。
6.艺术文物保护: 扫描电镜可以帮助对文物进行分析，如绘画的颜料、雕塑的材料等。
这对于文物的保护和修复具有重要价值。
扫描电镜的基本原理及应用
扫描电镜的基本原理及应用1. 简介扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）是一种利用高能电子束进行样本表面成像的仪器。
与传统的透射电子显微镜不同，扫描电子显微镜通过扫描样本表面并测量反射电子的信号来生成图像，因此可以观察到样本表面的形貌、结构和组成。
2. 基本原理扫描电子显微镜的基本原理是利用电子的波粒二象性和电磁透镜的作用，将电子束聚焦到极小的尺寸并扫描样本表面。
主要包括以下几个步骤：2.1 电子源扫描电子显微镜的核心部件是电子枪，它通过发射电子来产生电子束。
电子源通常采用热阴极、场致发射或冷阴极等不同技术，以产生高能、高亮度的电子束。
2.2 电子聚焦电子束经过电子透镜的作用，可以实现对电子束的聚焦。
电子透镜通常由磁场或电场构成，可以调节电子束的聚焦度和放大倍数。
通过调节电子透镜的参数，可以得到所需的电子束直径和形状。
2.3 样本扫描电子束通过扫描线圈进行扫描，并在扫描过程中与样本表面发生相互作用。
扫描线圈可以控制电子束的位置和方向，将电子束在样本表面上进行扫描。
在扫描过程中，电子束与样本表面发生的相互作用产生不同的信号。
2.4 信号检测与处理样本表面与电子束相互作用时，会产生不同的信号。
扫描电子显微镜通常会检测并测量这些信号，用于生成图像。
常用的信号检测方式包括：反射电子检测、二次电子检测、原子力显微镜等。
3. 应用领域扫描电子显微镜在科学研究、工业生产和材料表征等领域有广泛的应用。
以下是扫描电子显微镜的一些常见应用：3.1 材料科学扫描电子显微镜可以观察材料的表面形貌和结构，对材料的微观结构进行分析。
在材料科学研究中，扫描电子显微镜常常用于研究材料的晶体结构、晶界、纳米颗粒和材料表面的纳米结构等。
3.2 生物学扫描电子显微镜在生物学研究中有广泛的应用。
它可以观察生物样本的细胞结构、细胞器和细胞表面的微观结构，对生物样本的形态和结构进行研究。
扫描电子显微镜也被用于病毒、细菌和其他微生物的观察和研究。
扫描电镜原理
6
3、成像原理、信号采集及应用（2）
二次电子形貌衬度的形成原理：
样品表面倾斜度越小，二次电子产额越少，亮度越低， 反之，样品表面倾斜度越大，二次电子产额越多，亮度越 大。
若样品上：
1. B 面的倾斜度最小， 二次电子产额最少，亮度最低。
2. A 面倾斜度次之，亮度为灰色。
3. C 面倾斜度最大，亮度也最大。
因此，随着原子序数Z的增大，背散射电子产 生的数额越多。故荧光屏上的图像较亮。
利用原子序数造成的衬度变化 可以对各种金属和合金进行定 性的成分分析。 重元素区域：图像上是亮区；
轻元素区域：图像上是暗区。
用背散射电子进行成分分析时，为了避免形貌 程度对原子序数衬度的干扰，背分析样品只进 行抛光，不进行腐蚀。
构造：主机部分与 SEM 相同，只增加了检测X射线的信号的谱仪， 用于检测X射线的特征波长或特征能量。
12
1、电子探针显微分析仪的工作原理（1）
电子探针显微分析仪：信号检测系统是 X 射线谱仪。
(1) 波长分散谱仪(WDS) ： 用来测定特征X 射线波长 的谱仪，简称为波谱仪。
(2) 能量分散谱仪(EDS) ： 用来测定 X 射线特征能量 的谱仪，简称为能谱仪。
3
扫描电镜结构原理方框图
2、电子与固体作用产生的信号
4
特征X射线是当样品原子的内
层电子被入射电子激发或电离时， 原子就会处于能量较高的激发状 态，此时外层电子将向内层跃迁 以填补内层电子的空缺，从而使 具有特征能量的X射线释放出来。 根据莫塞来定律，如果我们用X 射线探测器测到了样品微区中存 在某一种特征波长，就可以判定 这个微区中存在着相应的元素。
根据莫塞莱定律，用 X射线探测 器检测特征X射线，就可判定这 个微区中存在着相应的元素。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种高分辨率的显微镜，能够通过扫描样品表面并利用电子束与样品相互作用来观察和分析样品的表面形貌和成分。
它在材料科学、生物学、纳米技术等领域有着广泛的应用。
一、扫描电镜的基本构成扫描电镜主要由电子光学系统、样品台、探测系统和显像系统组成。
1. 电子光学系统：电子光学系统包括电子源、电子束调制系统和扫描线圈。
电子源通常采用热阴极或场发射阴极，产生高能电子。
电子束调制系统用于控制和调节电子束的形状和大小。
扫描线圈通过改变电子束在样品表面的位置，实现对样品进行扫描。
2. 样品台：样品台是承载样品的平台，通常具有XY移动功能，可以调整样品的位置。
样品台还可以加热、冷却或施加电场等特殊处理。
3. 探测系统：探测系统用于收集与样品相互作用后产生的信号。
常用的探测器有二次电子探测器和反射电子探测器。
二次电子探测器用于观察样品表面形貌，反射电子探测器用于分析样品的成分。
4. 显像系统：显像系统将探测到的信号转化为图像，并通过显示器进行显示。
显像系统还可以进行图像增强和处理，以获得更清晰的图像。
二、扫描电镜的工作原理扫描电镜的工作原理可以分为电子源产生电子束、电子束与样品相互作用、探测信号收集和图像显示四个步骤。
1. 电子源产生电子束：扫描电镜中的电子源通常采用热阴极或场发射阴极。
电子源产生的电子束经过电子束调制系统的调节，形成高能、聚焦的电子束。
2. 电子束与样品相互作用：电子束照射到样品表面后，与样品表面的原子和分子发生相互作用。
这种相互作用包括电子与样品表面原子的散射、电子与样品表面原子的激发和电子与样品表面原子的透射等。
3. 探测信号收集：样品与电子束相互作用后，会产生多种信号，如二次电子、反射电子、散射电子等。
这些信号被探测器收集，并转化为电信号。
4. 图像显示：探测到的信号经过放大、增强和处理后，通过显像系统转化为图像，并通过显示器进行显示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
扫描电镜的基本原理和应用的国标
1. 扫描电镜的基本原理
扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种使用电子束来观察样
品表面形貌的仪器。
其基本原理如下：
•电子源：扫描电镜使用热阴极或场发射枪产生高能电子束。
这些电子经过加速和聚焦，形成高能电子的束流。
•扫描线圈：扫描线圈控制电子束的位置，并负责将电子束扫描在样品上。
电子束从一边开始扫描，逐行覆盖整个样品表面。
•样品台：样品台是安放样品的平台，它可通过电动装置在水平以及垂直方向上移动，以便对样品进行调整。
•检测器：当电子束照射到样品表面时，该区域将会发射出不同的信号，检测器用于接收并测量这些信号。
常用的检测器包括二次电子检测器
（SE），反射电子检测器（BSE）等。
•图像处理系统：扫描电镜能够通过图像处理系统显示样品表面的形貌和微观结构。
图像处理系统可以调节对比度、亮度等参数，以获得更清晰的图像。
2. 扫描电镜的应用的国标
扫描电镜被广泛应用于材料科学、生物科学、地质学等领域。
以下是一些与扫
描电镜应用相关的国标：
•GB/T 20112-2006 扫描电子显微镜技术术语和定义：该国标定义了扫描电子显微镜中使用的术语和定义。
它包括了电子源、扫描线圈、检测器等组成部分的定义，为扫描电镜的使用提供了统一的术语标准。
•GB/T 21306-2008 金属和合金中显微组织的测量信息的表达：该国标规定了使用扫描电子显微镜观察金属和合金显微组织时所需的信息表达方法。
它定义了显微组织的分类、测量参数的计算方法等内容，为金属和合金显微组织的表征提供了规范。
•GB/T 26354-2010 扫描电子显微镜橡胶纳米复合材料分析方法：该国标规定了使用扫描电子显微镜分析橡胶纳米复合材料的方法。
包括样品的制备、参数的设定和分析步骤等内容，为橡胶纳米复合材料的研究提供了规范。
•GB/T 17661.1-2017 粉尘爆炸危险性试验方法第1部分：确定粉尘爆炸特性的方法：该国标规定了使用扫描电子显微镜检测粉尘的方法。
该方
法主要用于测定粉尘的颗粒形状和大小等特性，为粉尘爆炸危险性的评估提供了依据。
3. 扫描电镜在材料科学中的应用
•纳米材料的研究：扫描电镜可以观察和分析纳米材料的形貌和结构。
通过SEM，研究人员可以了解纳米颗粒的形状、大小和分布情况，从而评估
纳米材料的性能。
•材料缺陷分析：扫描电镜可以检测材料中的缺陷，如裂纹、气泡和晶界等。
通过观察缺陷的形貌和分布，研究人员可以分析材料的强度、断裂性能等指标。
•薄膜表面形貌观察：扫描电镜可用于观察薄膜的表面形貌，评估薄膜的光学和电学性质等。
这对于薄膜材料的研究与应用具有重要意义。
•材料界面观察：扫描电镜可以观察和分析材料界面的形貌与结构。
这对于理解材料的相互作用、研究材料界面的性质以及优化材料的界面性能具有重要意义。
•材料化学成分分析：扫描电镜结合能谱仪（EDS）或电子能量损失光谱仪（EELS）等技术，可以进行材料化学成分的分析。
这对于研究材料的组
成与相变等具有重要意义。
总结来说，扫描电镜作为一种强大的表征工具，在材料科学研究以及相关领域
的应用中发挥着重要作用。
国标的制定为扫描电镜的使用提供了规范，进一步促进了相关领域的研究与发展。