扫描电镜颗粒分析系统
单一颗粒物扫描电镜能谱定量分析方法的研究
用 于单一 颗粒 物组 成 的定 量 分 析 时 ， 有 计 算 速 度 具
快 的特点 。它 适合 扫 描 电镜能 谱 和 电子探 针 自动分
析 产生 的大量 颗 粒 物样 品数据 快 速处 理 。 由于 很难 找 到具有 准确 组成 的 颗粒 物 标 准 样 品 ， 由第 三 方 对 此 程序 的验证 、 价 工作 ， 评 文献 中没 有 报道 。
算速度 的限制 ， 程 序 难 以用 于 扫描 电镜 能 谱 和 电 此
子探 针 仪 自动 分 析 产 生 ， 粒 物 数 目高 达 ５０～ 颗 ０ ２０ ０ 品的定 量分 析 。 ０ 样 Ｑ Ａ Ｔ ． 由 比利时 安 特 卫 普 大学 化 学 系 Ｖ ｎ Ｕ Ｎ Ａ是 ａ Ｂ ｒ Ａ博 士 编 写 的 一套 用 于 颗 粒 物 组成 定量 分 ０ｌＷ ｉ ｌ
编 写的 ＣＴ Ａ ‘ 程序 ， 用 于颗 粒 物组 成 的 定量 分 ＩＺ Ｆ１ 可 析 。此程 序 中用 到 的 待 测 元 素 ｘ 射 线 强 度 需 标 准 一 物 质进行 校 正 。程 序 中备 有 近 十 种 用 于原 子 序 数 、
吸 收 效 应 及 荧 光 效 应 校 正 的 方 法 可 供 选 择 ， 粒 物 颗
（ ． 家环 境分析 测 试 中心 ， ．中国环境 科 学研 究 院 ， 京 １０ ２ ） １国 ２ 北 ００ ９ 扫描 电镜 能 谱 （ Ｅ — Ｄ ） 电子 探 针 （ Ｐ Ａ） ＳＭＥ Ｓ 和 ＥＭ
分析技 术 在金 属材料 、 安 司法鉴 定 、 公 环境 分析 化学 等领域 有 广泛 应 用 。其 主 要测 试对 象 有 块 状 金 属 、
的定量 分析 结果 。
美 国 国 家 标 准 物 质 研 究 所 （ ＩＴ Ａ ｍ ｔ ｎ ＮＳ ） ｒ ｓ ｏｇ教 授 ｒ
蒙特卡罗模拟在单颗粒扫描电镜-能谱定量分析中的应用研究
ｗｎ ｏ Ｄ ） 使得 Ｂ、 、 ０、 ｉｄｗ Ｅ Ｓ ， Ｃ Ｎ、 Ｆ等 超 轻元 素 的定 量
分析 成为 可能 。但 由于容 易受 吸收效 应 和高 原子 序 数 Ｌ Ｍ 线谱 线重叠 的影 响 ， 试 时应 尽 量采 用 低 加 、 测
ｃ 、ｎ等 元 素的 Ｋ ｕｚ ｘ射 线荧 光 产 额 较低 ， 用 Ｋ 【 使 ０
ｘ射线进 行定 量 分 析会 遇 到统 计 计 数 过低 的 问题 ， 这 时就 有 必 要 探 讨 选 用 Ｌ线 进 行 定 量 分 析 的 可
行性。
球形 、 立方体 等 ） 通 过模 拟 电子 束在 颗 粒 中 的扩 散 ， 路 径 以及 ｘ射线谱 的产生 和吸 收 ， 结 合实 测 ｘ射 并
定量 计算结果与其标 准值 的对 比研 究 ； 另一方 面缺少
中 图 分 类 号 ：Ｔ １ ． １ ． Ｇ１ ５ ２ ５ ３；０２ ２ ２；０６ ７ ６ ４． ５ ．２ 文 献 标 识 码 ：Ａ
由于 能 提 供 全 颗 粒 分 析 方 法 所 无 法 提 供 的形
集 基质 、 缩短 测量 时 间 、 加 液 氮冷 阱 ， 消 除 电子 添 以 束 损 伤效 应 ， 尽 量避 免 采 集基 质 的特 征 和连 续 ｘ 并
相应 的 校 正 ’ 。此 外 ， 低 加 速 电压 条 件 下 ， 在
响， 定量 计算 时需 要使用 标 准样 品 ， 以透射 电镜格 子 （Ｅ ｒ ） Ｔ Ｍ Ｇ ｉ 作为采 集基 质 时可分 析小 至 ０ １Ｉ 的 ｄ ． ｍ ｘ
颗 粒 ； 者提 供 了几种 理想 的颗粒 模 型 （ 形 、 后 球 半
扫描电镜显微分析报告
扫描电镜显微分析报告一、引言扫描电镜（Scanning Electron Microscope, SEM）是一种利用电子束对样品表面进行扫描观察和显微分析的仪器。
其分辨率比光学显微镜要高很多，可以清晰显示样品表面的形态和结构。
本次实验使用SEM对样品进行了显微分析，并编写下述报告。
二、实验目的1.了解SEM的基本原理和工作方式；2.观察样品表面的形态和结构；3.通过SEM图像分析，获取样品的组成成分和晶体形貌信息。
三、实验步骤1.准备样品，将其放在SEM样品台上；2.调节SEM参数，包括加速电压、工作距离、扫描速度等；3.进行扫描观察，获取SEM图像；4.根据SEM图像进行显微分析，分析样品的形态、结构和成分。
四、实验结果经过扫描电镜观察，我们获得了样品表面的SEM图像。
该样品是一块金属材料，其表面呈现出颗粒状的结构。
颗粒大小不均匀，分布较为稀疏。
部分颗粒表面存在裂纹和凹凸不平的现象。
通过放大图像，我们可以看到颗粒呈现出不规则的形态和表面结构。
根据样品的形态和颗粒特征，我们推测该样品可能是一种金属合金。
颗粒的大小和分布情况表明，在合金制备过程中，可能存在着颗粒的生长过程或者晶体相变的情况。
我们还可以观察到部分颗粒表面存在裂纹和凹凸不平，这可能与金属材料在制备、处理或使用过程中的应力释放有关。
通过对SEM图像的分析，我们得到了样品的表面形貌和结构信息，但对于其具体的成分和晶体形貌仍需要进一步的分析。
五、实验结论本次实验使用扫描电镜对样品进行了显微分析，并获得了样品的SEM图像。
1.样品表面呈现颗粒状结构，颗粒大小分布不均匀；2.部分颗粒表面存在裂纹和凹凸不平的现象；3.样品可能是一种金属合金，颗粒的形态和分布情况可能与晶体相变和应力释放有关。
对于SEM图像中的颗粒成分和晶体形貌信息，我们需要进一步的分析才能得出准确的结论。
比如可以使用能谱仪对样品进行能谱分析，确定其具体的成分元素；还可以进行X射线衍射分析，获取样品的晶体结构参数。
尘埃粒子测试方法
尘埃粒子测试方法尘埃粒子是一种常见的污染物，可以对人体健康产生负面影响。
因此，对于环境中的尘埃粒子进行测试是非常重要的。
下面将介绍几种常见的尘埃粒子测试方法。
1.空气质量监测仪空气质量监测仪是一种常见的尘埃粒子测试设备。
它可以测量空气中的颗粒物浓度和尺寸分布，并提供实时的数据。
这些设备通常使用激光散射原理来检测尘埃粒子的浓度。
空气质量监测仪可以帮助我们了解室内或室外环境中的尘埃粒子浓度水平，从而采取相应的措施来改善空气质量。
2.步进电动粒子计数器步进电动粒子计数器是另一种常用的尘埃粒子测试设备。
它可以准确测量空气中的颗粒物浓度，并按照不同尺寸范围进行分类。
这些设备通常使用粒子计数器来数粒子的数量，并将其转化为质量浓度。
步进电动粒子计数器可以用于室内和室外环境的尘埃粒子测试，具有较高的准确性和稳定性。
3.扫描电镜（SEM）扫描电镜是一种高分辨率的显微镜，可以用于观察和分析尘埃粒子的形状、大小和表面特征。
通过将样品放入扫描电镜中，可以获得高质量的图像，并可以通过图像处理软件进行进一步的分析。
扫描电镜在研究尘埃粒子的形态学特征和组成成分方面具有重要的应用价值。
4.核素测量核素测量是一种精确测量尘埃粒子化学成分的方法。
通过使用核技术，可以分析尘埃粒子中的元素和同位素含量。
这种方法可以提供关于尘埃源的信息，帮助我们了解尘埃对环境和人体健康的影响。
5.过滤器采样过滤器采样是一种传统但可靠的尘埃粒子测试方法。
通过将空气经过过滤器，尘埃粒子被捕捉并保留在过滤器上。
随后，可以对过滤器进行称重或化学分析，从而确定尘埃粒子的质量浓度和化学成分。
这种方法适用于长期和短期的尘埃监测，并且可以用于不同环境条件下的尘埃粒子测试。
扫描电镜分析
扫描电镜分析扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种常用的高精度显微镜，能够以极高的放大倍数观察样品的微观结构和形貌。
通过利用电子束对样品进行扫描，SEM能够提供比光学显微镜更高的分辨率和放大倍数。
本文将介绍扫描电镜的工作原理、应用领域以及其在科研和工业中的重要性。
扫描电镜的工作原理是基于电子的性质和电磁场的作用。
它通过发射高能电子束，并将电子束聚焦到极小的尺寸，然后扫描在样品表面。
当电子束与样品的表面交互作用时，会产生许多信号，包括二次电子、背散射电子、特征X射线等。
这些信号接收后，经过电子学系统的处理和分析，最终形成样品的显微图像。
由于扫描电镜的电子束具有很小的波长，因此它能提供更高的分辨率和放大倍数，可以观察到更加详细的微观结构。
扫描电镜在许多领域都有广泛的应用。
在材料科学中，它可以用来研究材料的表面形貌和微观结构，对材料的组成和纳米尺寸的特征进行分析。
在生物学研究中，扫描电镜可以观察生物细胞、组织和器官的内部结构，对病毒、细菌等微生物进行观察和分析。
在纳米科技领域，扫描电镜可以研究纳米材料的制备和性质，包括纳米颗粒、纳米材料的形貌和尺寸分布等。
此外，扫描电镜在矿物学、工业品质检测、环境科学和考古学等领域也有广泛应用。
在矿物学中，扫描电镜可以对矿石和矿物进行分析，帮助确定它们的成分和结构。
在品质检测中，扫描电镜可以用于检查和验证产品的表面和微观结构，确保产品符合质量标准。
在环境科学中，扫描电镜可以用来研究大气颗粒物、水质中的微生物和化合物等。
在考古学研究中，扫描电镜可以协助鉴定古代人工制品的材质和表面特征，帮助研究人员了解古代文化和技术。
扫描电镜在科学研究和工业生产中具有重要的地位。
它能够提供高分辨率的显微观察，帮助科学家们深入了解材料的微观结构和形貌，从而促进科学研究的发展。
在工业领域，扫描电镜可以用于质量控制和产品改进，确保产品具有良好的性能和质量。
扫描电镜图像的分析
100 150 200 250 300 350 400 颗粒个数Ｎ
个
数 均 D n 5.57 5.30 5.40 5.57 5.50 5.57 5.64
μ
m
体 均 D v 8.33 8.20 8.06 8.16 8.08 8.09 8.14
μ
m
D50 μm 8 . 11 8 . 1 0 7 . 8 0 7 . 9 2 7 . 9 1 7 . 9 2 7 . 9 5
图4.12 500X 解理和沿晶断裂
图4.13 钢管旳断口 500X
图4.14 钢材腐蚀表面 1000X
图4.15 750X 沿晶断裂
图4.16 550X 解理断裂
图4.17 1000X 解理+准解理
图4.18 500X 解理+沿晶断口（拉长韧窝）
图4.19 高岭土 3000X
图4.20 高岭土5000X
图4.22 Mg-Zn-Y合金二次电子照片
图4.23 合金旳背散射电子照片 500X
图4.24 Mg-Zn-Y合金旳背散射电子照片 图4.25 Mg-Zn-Y合金旳背散射和二次电子照片
图4.26 铝钴镍合金二次电子照片
图4.27 铝钴镍合金背散射电子照片
4 粒度分布测量
大规模集成电路板上旳沟槽深、线宽、圆直径、正方形、长方形边长等旳测量；粉体（尤其是纳米）颗粒 粒度测量、原则粒子微球旳粒度定值；复合材料（如固体推动剂）中某种颗粒组份粒度分布测量、样品表 面孔隙率测定等…，都能够使用图像处理、分析功能，有自动和手动。目前旳EDS中都有该软件包供选择， 用SEM测量测定粉体颗粒粒度是精确、以便和实用旳。测量旳粒度范围能够从几十纳米到几种毫米，是 任何专用粒度仪所无法胜任旳。尤其当分析样品旳粒度不大于3um（例如：超细银粉、碳粉、钴蓝、 Fe2O3、SiO2等）时，超细颗粒极易汇集、团聚（如下图）、在水中尤其难于分散旳特征，老式旳湿法 粒度分析（例如：Coulter计数法、激光散射法、动态光子有关法）就无法得到真实旳粒度成果。而扫描 电镜粒度分析法（简称SEM法）却不受这些限制，比较灵活，完全能适应这些特殊样品旳粒度分析，同 步它属于绝对粒度测量法。为克服SEM粒度分析法所存在旳测定样品量太少、成果缺乏代表性旳缺陷， 在实际操作时，要多制备些观察试样，多采集些照片，多测量些颗粒（300个以上）。超细粉体样品一般 制备在铜柱表面上，希望颗粒单层均匀分散、彼此不粘连。这么，在不同倍数下得到照片，便于图象处理 和分析功能自动完毕；不然，就要手工测量每个颗粒旳粒度，然后进行统计处理。
扫描电镜SEM简介-文字版
2. 背散射电子
背散射电子是固体样品中原子核“反射”回来的一部分入射电子，分 弹性散射电子和非弹性散射电子。背散射电子的产生深度 100nm~1μm。 背散射电子的产额随原子序数 Z 的增加而增加，大致 I∝Z2/3~3/4。利用背 散射电子作为成像信号不仅能分析形貌特征，还可以作为原子序数程度， 进行定性成分分析。
4. 俄歇电子
如果在原子内层电子能级跃迁过程中释放出来的能量并不以 X 射线 的形式发射出去，而是用这部分能量把空位层内的另—个电子发射出去， 这个被电离出来的电子称为俄歇电子。俄歇电子能量各有特征值(壳层)， 能量很低，一般为 50-1500eV。俄歇电子的平均白由程很小(~1nm)。只有 在距离表面层 1nm 左右范围内(即几个原子层厚度)逸出的俄歇电子才具 备特征能量，俄歇电子产生的几率随原子序数增加而减少，因此，特别 适合作表层轻元素成分分析。
图 10 样品室
信号收集系统用于信号收集，包括二次电子和背散射电子收集器 、吸收 电子检测器、X 射线检测器 (波谱仪和能谱仪)，如图 11(a)。
图 1 现代化的扫描电子显微镜
二、 SEM 的产生
1. 光学显微镜(Optical Microscope，OM)的分辨率极限 一个理想的点光源，通过会聚透镜成像，得到的并不是一个像点，
而是一个亮斑，称为艾里斑，光能量的 84%集中在中央。如果物体上两 个点所成的两个像斑发生了重叠，两圆心间距恰好是圆的半径时，恰好
电子束进入轻元素内部之后会造 成一个液滴状的作用体积。入射电子 束在被样品吸收或者散射出样品表面 之前将在这个体积内活动。如果是原 子序数较大的金属，形成的是一个类 似半球状的作用体积。
图 6 电子束的液滴作用体积示意图
表 1 各种信号的空间分辨率 (nm)
扫描电镜原理及应用
Ni 93.79
Cu
4.68
Fe
1.53
cn
镀层成分
Element Weight% Cu 1.25 Sn 8.12 Pb 90.63
cn
元素线扫描
合金层、Ni栅层、镀层
cn
元素面分布图
蜘蛛
HV-mode 15 kV
SE-detector
毛虫
VPSE-detector 10 kV
XVP-mode 48 Pa air
医学
在医学中扫描电镜技术已经从基础研究发展到疾病模型、培养细胞 或组织鉴定、伤情诊断、药理作用与效果观察、疑难病症的电镜诊断等 。扫描电镜技术在医学形态学的研究中已成为不可缺少的科研工具与手 段。 • 用于植物药鉴定：用电镜能揭示一些有关植物药的新性状、结构，并已 成为在分类上有特殊意义的指标。通过对微细形态结构的变化规律的研 究，可以得到亚显微水平上特征量的变化趋势。业已证明，植物的一些 微细形态结构特征，以其高度的品种专属性和稳定的遗传性，而成为植 物药分类鉴定的依据和标准。并有助于了解种间的亲缘关系远近及进化 地位。 • 病情诊断：应用扫描电镜对人脑原发性胶质瘤的癌细胞和间质的超微形 态特征进行研究，可直接的观察到瘤组织内各种成分之间的相互关系， 以供鉴别诊断。 • 医疗材料：在临床医学上，应用扫描电镜对心瓣膜材料的观察研究，可 以寻找合适的替换材料。 • 修复病变：用扫描电镜观察用半导体激光处理的离体牙，判断激光对牙 齿的作用和损伤，研究如何促进病变的修复和愈合。
倍聚焦后缩小到低倍无需再聚焦 • 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、使用方便 • 可搭配X射线能谱仪等其它分析装置，使扫描电镜成为集
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散点选择的截图 4. 直接由 Phenom 获取图像，识别并确认诸如破损颗粒、附着物和外来颗粒，关联颗粒物的特征，比如直径、充
实度、纵横比和凹凸度 5. 便捷的操作提升了工作效率并使计划表简单化和可视化 6. 无限制的图像采集，可轻松存储于网络或优盘，便于共享、交流或以后参考 7. Phenom 的易用性和对环境的良好适应力，用户可以将试样最大程度视觉化 8. 附有高清图片的统计学数据。
飞纳扫描电镜颗粒系统软件 ParticleMetric 的功能
1. 可进行以下颗粒分析 颗粒尺寸范围：100nm ~ 0.1mm 颗粒探测速度：高达 1000 个/分钟 颗粒测量属性：大小、形状、数量 2. 可以测量的颗粒参数 面积、当量直径、表面积、外接圆直径、比表面积、周长、宽高比 充实度、伸长率、灰度等级、长轴长度和短轴长度（椭圆） 凸壳体、重心、像素点数、凸状物。 3. 可以提供的图形显示 按数量或体积的线性、对数、双对数点状图
配合 ParticleMetric 软件使用干粉分散器可以为用户 提供的好的颗粒分析结果。 Nebula 1 参数 粉末尺寸范围：0.1~1500μm 分散真空度范围：0~0.8Bar 压力设置精度：0.05Bar 尺寸和重量 规格：390(长)×210(宽)×350(高)，8.5kg 隔膜泵：1450(长)×220(宽)×213(高)，4.5kg
自动测量 数据报告生成便捷
以 Pro Suit 为运行平台 干粉分散器
台式扫描电镜颗粒测试系统 Phenom ParticleMetric —— 颗粒和粉末微观特征分析
使用基于 Phenom 飞纳台式扫描电镜的 ParticleMetric 颗粒测试系统，以最快、最简便的方式实现颗粒的可 视化分析，是微观颗粒分析技术的一大进步。快速、易用和超清晰图像质量的 Phenom 飞纳扫描电镜，加上 Partic分析颗粒和粉末试样的强大工具。
任何指定参数的散点图 单个颗粒的 SEM 图像 4. 可以提供的图形输出 Word 版本 docx 格式的报告，TIFF 格式的图像 CSV 文件，离线分析的项目文件（.PAME）Pro Suite 的一部分
飞纳扫描电镜颗粒系统 ParticleMetric 软件
1. 加载 ParticleMetric 软件的飞纳台式扫描电镜能够轻松生成并分析图像，方便用户采集超细颗粒的形貌信息和 颗粒的尺寸数据； 2. 全自动的飞纳扫描电镜颗粒测试系统 ParticleMetric 软件测量可以实现超出光学显微镜、更好景深的视觉效果， 为用户提供颗粒物的结构设计、研发和质量控制方面的细节数据； 3. ParticleMetric 软件生成的柱状图、散点图可以作为报告的内容按照指定格式输出。任何柱状图都可以按照被 测颗粒的不同属性，生成数量柱状图和体积柱状图。散点图可以按照任何一项颗粒的特性生成，以便揭示相关联系 和趋势。
颗粒系统 ParticleMetric 软件适合的应用领域
化妆品行业 食品行业 化工行业 制药行业 陶瓷 颗粒以及表面涂层 颗粒状添加剂 环境颗粒 过滤器/筛网公司
配合高倍拼图软件，可实现全样品颗粒分析
颗粒分散设备 NEBULA 1
用 Nebula 1 可以在 SEM 样品台上实现干粉均匀分 散，可以获取单层颗粒，同时避免颗粒的团聚，保持 脆性颗粒的结构完整，为用户提供最佳制样方法。