热场发射扫描式电子显微镜(TFSEM)仪器简介.
熱場發射掃描式電子顯微鏡(TFSEM)儀器簡介
一、 系統規格及型號：
機型: JEOL JSM-6500F
加速電壓: 0.5~30kV
電子槍: 熱場發射型式 (Thermal Emission Schottky Type)
解析度:
a.高解析條件: 1.5nm(15kV, WD 4mm)
b.低電壓條件: 5.0nm(1kV, WD 4mm)
c.分析條件: 3.0nm(15kV, WD 8mm)
放大倍率：10~500,000倍
最大試片尺寸: 可放置15cm直徑試片
X-Y移動範圍: 50mm*50mm
傾斜: -5~ +15°
旋轉：360°
工作距離(WD): 4mm~41mm
可偵測訊號：二次電子, 背向散射電子
真空度： 510-8pa (SP1)
附有 IR CAMERA, PCD BLANKER, BEI DETECTOR
扫描电镜SEM
扫描电子显微镜（Scanning Electronic Microscopy, SEM）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察手段，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。
电子束与固体样品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，获得对是试样表面性貌的观察。
具有高能量的入射电子束与固体样品的原子核及核外电子发生作用后，可产生多种物理信号如下图所示。
电子束和固体样品表面作用时的物理现象一、背射电子背射电子是指被固体样品原子反射回来的一部分入射电子，其中包括弹性背反射电子和非弹性背反射电子。
弹性背反射电子是指倍样品中原子和反弹回来的，散射角大于90度的那些入射电子，其能量基本上没有变化（能量为数千到数万电子伏）。
非弹性背反射电子是入射电子和核外电子撞击后产生非弹性散射，不仅能量变化，而且方向也发生变化。
非弹性背反射电子的能量范围很宽，从数十电子伏到数千电子伏。
从数量上看，弹性背反射电子远比非弹性背反射电子所占的份额多。
背反射电子的产生范围在100nm-1mm深度，如下图所示。
电子束在试样中的散射示意图背反射电子产额和二次电子产额与原子序束的关系背反射电子束成像分辨率一般为50-200nm（与电子束斑直径相当）。
背反射电子的产额随原子序数的增加而增加（右图），所以，利用背反射电子作为成像信号不仅能分析新貌特征，也可以用来显示原子序数衬度，定性进行成分分析。
二、二次电子二次电子是指背入射电子轰击出来的核外电子。
热场发射扫描电镜
1
华南上扬子区下奥陶统红花园组顶界的穿时性
古生物学报 2013
18-34
2
Polystage deformation of the Gaoligong metamorphic zone: Structures, 40Ar/39Ar mica ages, and tectonic implications
Journal of Structural Geology
2012
37 （1）
1-18
3
Detrital quartz and quartz cement in Upper Triassic reservoir sandstones of the Sichuan basin: Characteristics and Sedimentary 2012 267-268 mechanisms of formation based on cathodoluminescence and Geology EBSD analysis The Biluoxueshan transpressive deformation zone monitored by synkinematic plutons, around the Eastern Himalayan Tectonophysics 2012 Syntaxis
人才 培养 相 关 科 研 信 息 学 术 论 文
指导硕士研究生12名，协助博士研究生3名；本科生毕业论文13人，本科生校长基金4人。 三年内利用该仪器作为主要科研手段发表学术论文（三大检索） 12 序号 作者（前三名） 廖翰卿， 刘建波， 吴荣昌 Zhang, B.， Zhang, J.J.， Zhong, D.L. Zhang, B.， Zhang, J.J.， Yan, S.Y. Zhang, B.， Zhang, J.J.， Chang, Z.F. 论文题目 篇，其中代表论文： 期刊名 年 卷（期） 起止页码 52 （1）
钨灯丝冷场热场扫描电镜的区别精修订
钨灯丝冷场热场扫描电镜的区别SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#钨灯丝、冷场、热场扫描电镜的区别扫描式电子显微镜，其系统设计由上而下，由电子枪 (Electron Gun) 发射电子束，经过一组磁透镜聚焦 (Condenser Lens) 聚焦后，用遮蔽孔径(Condenser Aperture) 选择电子束的尺寸(Beam Size)后，通过一组控制电子束的扫描线圈，再透过物镜 (Objective Lens) 聚焦，打在样品上，在样品的上侧装有讯号接收器，用以择取二次电子 (Secondary Electron) 或背向散射电子 (Backscattered Electron) 成像。
电子枪的必要特性是亮度要高、电子能量散布 (Energy Spread) 要小，目前常用的种类计有三种，钨(W)灯丝、六硼化镧(LaB6)灯丝、场发射 (Field Emission)，不同的灯丝在电子源大小、电流量、电流稳定度及电子源寿命等均有差异。
热游离方式电子枪有钨(W)灯丝及六硼化镧(LaB6)灯丝两种，它是利用高温使电子具有足够的能量去克服电子枪材料的功函数(work function)能障而逃离。
对发射电流密度有重大影响的变量是温度和功函数，但因操作电子枪时均希望能以最低的温度来操作，以减少材料的挥发，所以在操作温度不提高的状况下，就需采用低功函数的材料来提高发射电流密度。
价钱最便宜使用最普遍的是钨灯丝，以热游离 (Thermionization) 式来发射电子，电子能量散布为 2 eV，钨的功函数约为，钨灯丝系一直径约100μm，弯曲成 V 形的细线，操作温度约 2700K，电流密度为 cm2，在使用中灯丝的直径随着钨丝的蒸发变小，使用寿命约为 40~80 小时。
六硼化镧(LaB6)灯丝的功函数为，较钨丝为低，因此同样的电流密度，使用LaB6 只要在 1500K 即可达到，而且亮度更高，因此使用寿命便比钨丝高出许多，电子能量散布为 1 eV，比钨丝要好。
扫描电子显微镜ppt
根据仪器使用手册，进行校准标准操作，确保仪 器达到最佳工作状态。
调整参数
根据样品的性质和观察目的，调整扫描电子显微 镜的参数，如加速电压、工作距离等。
图像获取
图像调整
根据观察效果，调整扫描电子 显微镜的焦距、亮度、对比度 等参数，获取清晰、高质量的
图像。
图像存储
将获取的图像存储在计算机或硬 盘中，以便后续分析。
03
扫描电子显微镜的操作流程
样品准备
1 2
样品选择
选择具有代表性的、适合观察的样品，确保样 品无污染、无损坏、无过热等。
样品处理
根据样品性质，进行干燥、打磨、染色等处理 ，以优化观察效果。
3
样品装载
将处理好的样品放置在扫描电子显微镜的样品 台上，确保位置准确、稳定。
仪器校准
仪器开机
打开扫描电子显微镜的电源，启动控制系统，预 热仪器。
高速扫描技术
采用更快速的扫描方式，提高成像速度，适用于动态过程或高速 运动的样品。
三维重构技术
利用计算机技术和算法，将多个层面的扫描结果进行整合，获得 样品的三维结构信息。
跨学科应用与合作
与其他技术的结合
将扫描电子显微镜与其他分析仪器（如光谱仪、能谱仪等）结合，实现多维 度的综合分析。
跨领域应用
拓展扫描电子显微镜在生物学、医学、材料科学、地质学等领域的应用，促 进跨学科的合作与交流。
电子与样品的相互作用
当高能电子束打到样品表面时，会与样品原子发生相互作用，产生各种散射 和发射的电子、次级电子、俄歇电子等。
信号收集与图像形成
信号收集
在扫描电子显微镜中，通过特殊的探测器来收集各种散射和发射的电子，如次级 电子、反射电子、透射电子等。
SEM(扫描电子显微镜)的原理
SEM(扫描电子显微镜)的原理
SEM是一种通过高能电子束扫描样品表面并利用其所产生的
信号来形成图像的显微镜。
其原理是利用电子束与样品表面交互所产生的各种信号（如二次电子、反射电子、散射电子、背散射电子等）作为样品表面形貌信息的载体，经过放大和成像后形成对样品表面形貌的图像。
具体来说，SEM的主要原理包括：
1. 高能电子束的产生
SEM使用的电子束通常由热阴极或场发射型阴极产生。
电子
从阴极中发射出来后，经过加速管加速到几千伏至数十万伏的高能电子束。
2. 电子束的聚焦
SEM使用电磁聚焦系统将电子束聚焦到非常小的点上，从而
实现高分辨率成像。
聚焦系统通常由多组圆柱形或双凸透镜组成。
3. 样品表面的交互
高能电子束照射样品表面时，会与样品表面相互作用，产生各种不同的信号。
这些信号包括二次电子、反射电子、散射电子、背散射电子等，它们可以提供关于样品表面形貌、成分和结构的信息。
4. 信号的检测和处理
SEM的检测系统通常由二次电子检测器、反射电子检测器、消旋极检测器等多种类型的检测器组成。
这些检测器负责收集和处理样品表面产生的各种信号，经过放大和成像等处理后，成为最终的SEM图像。
综上所述，SEM主要通过高能电子束和样品表面信号的交互来实现图像的成像和分析。
它能够观察到样品表面微观结构的形貌、成分和表面化学性质等信息，具有广泛的应用价值。
1扫描电镜SEM
在制备试样过程中，还应注意： ① 为减轻仪器污染和保持良好的真空，试样尺寸要尽可能小些。 ② 切取试样时，要避免因受热引起试样的塑性变形，或在观察面生成 氧化层。要防止机械损伤或引进水、油污及尘埃等污染物。 ③ 观察表面，特别是各种断口间隙处存在污染物时，要用无水乙醇、 丙酮或超声波清洗法清理干净。这些污染物都是掩盖图像细节，引起试 样荷电及图像质量变坏的原因。 ④ 故障构件断口或电器触点处存在的油污、氧化层及腐蚀产物，不要 轻易清除。观察这些物质，往往对分析故障产生的原因是有益的。如确 信这些异物是故障后才引入的，一般可用塑料胶带或醋酸纤维素薄膜粘 贴几次，再用有机溶剂冲洗即可除去。 ⑤ 试样表面的氧化层一般难以去除，必要时可通过化学方法或阴极电 解方法使试样表面基本恢复原始状态。
粉末样品
首先在载物盘上粘上导电胶带， 然后用牙签取少量粉 末试样轻轻涂覆在胶带上，然后用洗耳球朝载物盘径向朝 外方向轻吹（注意不可用嘴吹气，以免唾液粘在试样上， 也不可用工具拨粉末，以免破坏试样表面形貌），即可以 使粉末可以均匀分布在胶带上，也可以把粘结不牢的粉末 吹走（以免污染镜体），然后进行喷金处理。
天津大学分析测试中心 Centre for Analysis and Measurement of Tianjin University, Tianjin, P.R.China
课后题
扫描电子显微镜的工作原理及应用 能谱仪的工作原理
溶液样品
对于溶液试样我们一般采用锡箔纸作为载体。首先， 在载物盘上粘上导电胶带，然后粘上干净的锡箔纸，然 后把溶液小心滴在锡箔纸上，等干了（一般用台灯近距 离照射10分钟）之后观察析出来的样品量是否足够，如 果不够再滴一次，等再次干了之后就可以喷金了。
样品粘贴顺序示意图
场发射扫描电镜工作原理
场发射扫描电镜工作原理场发射扫描电镜（Field Emission Scanning Electron Microscope，FE-SEM）是一种利用电子束扫描样品表面并通过信号与图像处理系统来重现样品表面微观结构的高分辨率电子显微技术。
FE-SEM是目前最常用、最成熟的电子显微技术之一，具有分辨率高、对样品厚度敏感度低、对材料表面信息获取能力强等优点。
FE-SEM的工作原理非常复杂，下面简要介绍其基本原理。
FE-SEM主要由以下几个部分组成：电子枪、聚焦系统、扫描系统、检测系统和成像系统。
其中电子枪和聚焦系统是电子束发射和聚焦的部分，扫描和检测系统则负责扫描样品表面并收集反射的电子信号，最后成像系统则将信号转化为图像。
电子枪通过引入高压电场和热发射，产生一个极小尺寸的电子束。
聚焦系统的作用是将电子束聚焦到样品表面上，使其成为一束高能量、小尺寸的电子束。
这个过程中，电子束会出现能量弥散，需要进行补偿，以形成更加稳定的电子束。
扫描系统的作用是将电子束在样品表面进行扫描，构建出样品表面的形貌和结构信息。
这个过程中，扫描器会通过在x和y方向上推动电子束来进行扫描，电子束与样品表面会产生相互作用，产生不同的信号。
这些信号经过检测系统的收集，可以分为两种类型：二次电子信号和背散射电子信号。
二次电子信号主要反映的是样品表面的形貌和镜像信息，而背散射电子信号则主要反映样品表面的成分和晶体结构信息。
检测系统可以通过检测这些信号并转化为图像，将样品表面的形貌和结构再现出来。
不同的检测系统可以处理的信号类型不同，有些可以处理二次电子信号，有些则只能处理背散射电子信号。
一般情况下，将这两种信号进行叠加可以获得更加完整的样品信息。
总的来说，FE-SEM的工作原理基于电子枪和聚焦系统形成高能量、小尺寸的电子束，扫描系统进行扫描和信号收集，检测系统将信号转化为图像再进行成像的整个过程。
在这个过程中，电子束与样品表面的相互作用是最核心的。
扫描 电子显微镜
扫描电子显微镜
电子显微镜（electron microscope）是一种先进的显微透视仪器，它可以拍
摄出由原子尺度的材料和机制形成的细微结构及其交互作用。
它采用一种独特的电子束来捕捉样品细微结构的图像，拥有微观和宏观尺度双向放大和查看样品细微结构的能力，使得专家可以更清楚地解释其形成机制和性质特征。
电子显微镜首次发明于1931年，由日本物理学家三岛征克爵士及其团队发明，其中的核心原理是利用电子的波——称为波的功，将电子准备。
他发明的这种器件就叫做电子显微镜，它可以放大千万倍，可以用来研究小又小的物质结构，是现代科学发展的重要组成部分。
电子显微镜通常分为扫描电子显微镜和透射电子显微镜两种，根据不同类型的
电子束，可以分为模块变型电子显微镜，抽运电子显微镜。
而扫描电子显微镜是最常见，也是最有效的一种，它采用的转换原理是由计算机通过控制调节装置，调节平行的电子束的振幅和频率，来对样品放大和查看细微结构，具有速度高，成像精度高等特点，为原子尺度的研究提供了重要机会。
电子显微镜不仅可以用来查看样品的细微结构，还可以用来进行物理、化学分析，从而可以更加细致地研究材料结构变化和成分变化，神经影像学研究等，可以说这一仪器展现了科技发展的迅猛脚步和迈出的重要一步，完全改变了我们对细微结构的观测和分析。
更重要的是，它为科学家更清楚地了解样品的特性，带来了无穷的发展潜力。
扫描电镜
分辨率和放大倍数
分辨率：能分辨出的两点间的最小距离； 放大倍数就是显示的尺寸比实际的尺寸，即：
M=Lob/Lreal 工作距离、景深和分辨率的关系：
在相同的加速电压下，工作距离越长，景深越大，分辨率越低；反之亦然。
扫描电镜具有以下特点：
景深长视野大：在相同放大倍数的情况下，扫描电镜的景深比光学显 微镜大几百倍，比透射电镜大几十倍，所以扫描电镜图像有极强的立
体感，可以观察样品的三维立体结构；
样品制备简单：可以直接观察大块厚样品，不需切片等样品处理； 分辨率高；
样品信息丰富：不同检测器分别接受不同的信号，可以得到相应的图
像，对样品的表面形貌、成分和结构进行观察和分析。
三、扫描电镜配置
电子光学系统由电子枪、电磁透镜、扫 描线圈和样品室等部件组成。
这种现象称为荷电效应。 减少荷电效应的方法：喷金、喷碳、低真空、冷场电镜、低加速电压等。
损伤：1)真空损伤，生物样品从大气中放入真空中，产生真空损伤；2)
电子束损伤，电子束的能量引起照射点的局部加热等，造成样品破裂或 局部漂移。
较少损伤常用方法：降低加速电压及较小的电子束流，加厚喷镀金属膜。
边缘效应：在凸起的边缘，由于扩大了电子作用区的裸露表面，而使二次电子 产率有明显增大。在图像上这些区域特别亮，造成不自然的反差，可通过降低 加速电压的方法来减轻边缘效应。
BSE
SE
SE Z
SE
sample
nm-1 μm深度
背散射电子束成像分辨率一般为 50-200 nm 。
背散射电子成像(Back-scattered electrons imaging, BSE)
背散射电子产率随原子序数的增加而增加，利用背散射电子作为成像信号不仅 能分析形貌特征，也可以用来显示原子序数衬度，定性进行成分分析。
电子扫描显微镜
电子扫描显微镜电子扫描显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种用于观察物体的表面细节的工具，它是一种通过电子束来准确扫描样品表面结构的装置。
它可以提供关于结构、尺寸和形状的信息，并且可以分析样品的表面或内部组件。
当这种显微镜用于观察样品时，电子束会以一种巧妙的方式扫描样品，产生放大像。
这种放大像由反射性的电子成像仪捕捉。
SEM使用较大的真空管，因此在操作时要安装大型真空装置，而且真空系统必须能够保持极低的气压。
此外，还需要电子镜头和转换器，以便将电子束转换为图像。
该装置包含一个涡轮或真空泵，用于创建所需的低压，以及用于操纵和加速电子束的电子发射源，使之可以迅速扫描物体的表面。
最后，电子扫描显微镜还需要一个样品空间，用于帮助用户操作样品。
电子扫描显微镜的应用非常广泛，它可以用于制造、矿物、食品和分子结构等行业。
在制造行业中，它可以用于检测微米级的缺陷，从而使产品更加符合质量标准。
在矿物学方面，它可以用来观察自然界中不同矿物和物质的表面细节，从而帮助科学家分析矿物学结构。
此外，在食品行业，它可以用来研究食物粒子的形状和结构，以便有效地检测食品质量。
总的来说，电子扫描显微镜是一种重要的显微镜，它可以帮助科学家在很细的尺度上观察样品，并提供关于表面细节、尺寸和形状的宝贵信息。
此外，它也可以用于观察细菌、病毒、细胞以及宏观物体，因此这种显微镜在很多领域都被广泛应用。
电子扫描显微镜的精度和分辨率可以达到原子尺度，因此它可以帮助科学家观察更精细的结构特征，包括表面微根、孔隙和气孔等。
此外，它也可以用于分析结构上的细微差异，这对于研究复杂结构物和分子组成是十分必要的。
电子扫描显微镜还可以用于研究所测量物体的光学和化学特性。
例如，通过测量细胞内核的形状和膨胀率，可以帮助科学家了解细胞内有效组分的比例。
此外，它还可以用于测量和分析性质，包括电子能量损失，X射线衍射，荧光显微镜，拉曼光谱，X射线成像，扫描隧道显微镜等。