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本文目錄:

• 1、掃描電子顯微鏡的簡介

• 2、二極管電鏡掃描看什么

• 3、掃描電鏡的工作原理是什么

• 4、什么是電子顯微鏡？

一、掃描電子顯微鏡的簡介

掃描電鏡（SEM）是介于透射電鏡和光學(xué)顯微鏡之間的一種微觀性貌觀察手段，可直接利用樣品表面材料的物質(zhì)性能進(jìn)行微觀成像。掃描電鏡的優(yōu)點是，①有較高的放大倍數(shù)，20-20萬倍之間連續(xù)可調(diào)；②有很大的景深，視野大，成像富有立體感，可直接觀察各種試樣凹凸不平表面的細(xì)微結(jié)構(gòu)；③試樣制備簡單。 目前的掃描電鏡都配有X射線能譜儀裝置，這樣可以同時進(jìn)行顯微組織性貌的觀察和微區(qū)成分分析，因此它是當(dāng)今十分有用的科學(xué)研究儀器。

二、二極管電鏡掃描看什么

觀察納米材料。掃描電鏡（SEM）電子顯微鏡是利用二次電子信號成像來觀察樣品的表面形態(tài)。掃描電鏡（SEM）是介于透射電鏡和光學(xué)顯微鏡之間的一種微觀形貌觀察手段，可直接利用樣品表面材料的物質(zhì)性能進(jìn)行微觀成像。直接觀察原始表面、觀察納米材料、材料斷口的分析等。

三、掃描電鏡的工作原理是什么

掃描電鏡從原理上講就是利用聚焦得非常細(xì)的高能電子束在試樣上掃描，激發(fā)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(dāng)一束極細(xì)的高能入射電子轟擊掃描樣品表面時，被激發(fā)的區(qū)域?qū)a(chǎn)生二次電子、俄歇電子、特征x射線和連續(xù)譜X射線、背散射電子、透射電子，以及在可見、紫外、紅外光區(qū)域產(chǎn)生的電磁輻射。同時可產(chǎn)生電子-空穴對、晶格振動（聲子)、電子振蕩（等離子體）。

擴展資料：

研發(fā)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(chǔ)。

1931德國物理學(xué)家Knoll 及Ruska 首先發(fā)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(fā)展成功。

1959年第一臺100KV電子顯微鏡 1975年第一臺掃描電子顯微鏡DX3 在中國科學(xué)院科學(xué)儀器廠（現(xiàn)北京中科科儀技術(shù)發(fā)展有限責(zé)任公司）研發(fā)成功。

參考資料來源：百度百科-掃描電子顯微鏡

四、什么是電子顯微鏡？

電子顯微鏡常用的有透射電鏡（transmission electron microscope，TEM）和掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope,SEM）。與光鏡相比電鏡用電子束代替了可見光，用電磁透鏡代替了光學(xué)透鏡并使用熒光屏將肉眼不可見電子束成像。與光鏡相比電鏡用電子束代替了可見光，用電磁透鏡代替了光學(xué)透鏡并使用熒光屏將肉眼不可見電子束成像。

成像原理

1． 透射電鏡技術(shù)透射電鏡技術(shù)

透射電鏡是以電子束透過樣品經(jīng)過聚焦與放大后所產(chǎn)生的物像， 投射到熒光屏上或照相底片上進(jìn)行觀察。透射電鏡是以電子束透過樣品經(jīng)過聚焦與放大后所產(chǎn)生的物像，投射到熒光屏上或照相底片上進(jìn)行觀察。 透射電鏡的分辨率為0.1～0.2nm，放大倍數(shù)為幾萬～幾十萬倍。透射電鏡的分辨率為0.1～0.2nm，放大倍數(shù)為幾萬～幾十萬倍。 由於電子易散射或被物體吸收，故穿透力低，必須制備更薄的超薄切片（通常為50～100nm）。由于電子易散射或被物體吸收，故穿透力低，必須制備更薄的超薄切片（通常為50～100nm）。 其制備過程與石蠟切片相似，但要求極嚴(yán)格。其制備過程與石蠟切片相似，但要求極嚴(yán)格。 要在機體死亡后的數(shù)分鐘釣取材，組織塊要小(1立方毫米以內(nèi)），常用戊二醛和餓酸進(jìn)行雙重固定樹脂包埋,用特制的超薄切片機（ultramicrotome）切成超薄切片，再經(jīng)醋酸鈾和檸檬酸鉛等進(jìn)行電子染色。要在機體死亡后的數(shù)分鐘釣取材，組織塊要小(1立方毫米以內(nèi)），常用戊二醛和餓酸進(jìn)行雙重固定樹脂包埋,用特制的超薄切片機（ultramicrotome）切成超薄切片，再經(jīng)醋酸鈾和檸檬酸鉛等進(jìn)行電子染色。電子束投射到樣品時，可隨組織構(gòu)成成分的密度不同而發(fā)生相應(yīng)的電子發(fā)射，如電子束投射到質(zhì)量大的結(jié)構(gòu)時，電子被散射的多，因此投射到熒光屏上的電子少而呈暗像，電子照片上則呈黑色。電子束投射到樣品時，可隨組織構(gòu)成成分的密度不同而發(fā)生相應(yīng)的電子發(fā)射，如電子束投射到質(zhì)量大的結(jié)構(gòu)時，電子被散射的多，因此投射到熒光屏上的電子少而呈暗像，電子照片上則呈黑色。 稱電子密度高（electron dense）。稱電子密度高（electrondense）。 反之，則稱為電子密度低（electron lucent）。反之，則稱為電子密度低（electronlucent）。

2． 掃描電鏡術(shù)掃描電鏡術(shù)

掃描電鏡是用極細(xì)的電子束在樣品表面掃描，將產(chǎn)生的二次電子用特制的探測器收集，形成電信號運送到顯像管，在熒光屏上顯示物體。掃描電鏡是用極細(xì)的電子束在樣品表面掃描，將產(chǎn)生的二次電子用特制的探測器收集，形成電信號運送到顯像管，在熒光屏上顯示物體。 （細(xì)胞、組織）表面的立體構(gòu)像，可攝制成照片。 （細(xì)胞、組織）表面的立體構(gòu)像，可攝制成照片。

掃描電鏡樣品用戊二醛和餓酸等固定，經(jīng)脫水和臨界點干燥后,再於樣品表面噴鍍薄層金膜，以增加二波電子數(shù)。掃描電鏡樣品用戊二醛和餓酸等固定，經(jīng)脫水和臨界點干燥后,再于樣品表面噴鍍薄層金膜，以增加二波電子數(shù)。 掃描電鏡能觀察較大的組織表面結(jié)構(gòu)，由於它的景深長，1mm左右的凹凸不平面能清所成像，故放樣品圖像富有立體感。掃描電鏡能觀察較大的組織表面結(jié)構(gòu)，由于它的景深長，1mm左右的凹凸不平面能清所成像，故放樣品圖像富有立體感。

相關(guān)知識

1. 光學(xué)顯微鏡以可見光為介質(zhì)，電子顯微鏡為電子束為介質(zhì)，由於電子束波長遠(yuǎn)較可見光小，故電子顯微鏡解析度遠(yuǎn)比光學(xué)顯微鏡高。 光學(xué)顯微鏡以可見光為介質(zhì)，電子顯微鏡為電子束為介質(zhì)，由于電子束波長遠(yuǎn)較可見光小，故電子顯微鏡解析度遠(yuǎn)比光學(xué)顯微鏡高。 光學(xué)顯微鏡放大倍率最高只有約 1500 倍，掃描式顯微鏡可放大到 10000 倍以上。 光學(xué)顯微鏡放大倍率最高只有約 1500 倍，掃描式顯微鏡可放大到 10000 倍以上。

2. 根據(jù) de Broglie 波動理論，電子的波長僅與加速電壓有關(guān)： 根據(jù) de Broglie 波動理論，電子的波長僅與加速電壓有關(guān)：

λ e ＝ h / mv ＝ h / (2qmV) 1/2 ＝ 12.2 / (V) 1/2 (�0�3) λ e ＝ h / mv ＝ h / (2qmV) 1/2 ＝ 12.2 / (V) 1/2 (�0�3) 在 10 KV 的加速電壓之下，電子的波長僅為 0.12�0�3 ，遠(yuǎn)低於可見光的 4000 - 7000�0�3 ，所以電子顯微鏡解析度自然比光學(xué)顯微鏡優(yōu)越許多，但是掃描式電子顯微鏡的電子束直徑大多在 50 - 100�0�3 之間，電子與原子核的彈性散射 (Elastic Scattering) 與非彈性散射 (Inelastic Scattering) 的反應(yīng)體積又會比原有的電子束直徑增大，因此一般穿透式電子顯微鏡的解析度比掃描式電子顯微鏡高。 在 10 KV 的加速電壓之下，電子的波長僅為 0.12�0�3 ，遠(yuǎn)低于可見光的 4000 - 7000�0�3 ，所以電子顯微鏡解析度自然比光學(xué)顯微鏡優(yōu)越許多，但是掃描式電子顯微鏡的電子束直徑大多在 50 - 100�0�3 之間，電子與原子核的彈性散射 (Elastic Scattering) 與非彈性散射 (Inelastic Scattering) 的反應(yīng)體積又會比原有的電子束直徑增大，因此一般穿透式電子顯微鏡的解析度比掃描式電子顯微鏡高。

3. 掃描式顯微鏡有一重要特色是具有超大的景深 (depth of field) ，約為光學(xué)顯微鏡的 300 倍，使得掃描式顯微鏡比光學(xué)顯微鏡更適合觀察表面起伏程度較大的試片。 掃描式顯微鏡有一重要特色是具有超大的景深 (depth of field) ，約為光學(xué)顯微鏡的 300 倍，使得掃描式顯微鏡比光學(xué)顯微鏡更適合觀察表面起伏程度較大的試片。

4. 掃描式電子顯微鏡，其系統(tǒng)設(shè)計由上而下，由電子槍 (Electron Gun) 發(fā)射電子束，經(jīng)過一組磁透鏡聚焦 (Condenser Lens) 聚焦後，用遮蔽孔徑 (Condenser Aperture) 選擇電子束的尺寸 (Beam Size) 後，通過一組控制電子束的掃描線圈，再透過物鏡 (Objective Lens) 聚焦，打在試片上，在試片的上側(cè)裝有訊號接收器，用以擇取二次電子 (Secondary Electron) 或背向散射電子 (Backscattered Electron) 成像。 掃描式電子顯微鏡，其系統(tǒng)設(shè)計由上而下，由電子槍 (Electron Gun) 發(fā)射電子束，經(jīng)過一組磁透鏡聚焦 (Condenser Lens) 聚焦后，用遮蔽孔徑 (Condenser Aperture) 選擇電子束的尺寸 (Beam Size) 后，通過一組控制電子束的掃描線圈，再透過物鏡 (Objective Lens) 聚焦，打在試片上，在試片的上側(cè)裝有訊號接收器，用以擇取二次電子 (Secondary Electron ) 或背向散射電子 (Backscattered Electron) 成像。

5. 電子槍的必要特性是亮度要高、電子能量散布 (Energy Spread) 要小，目前常用的種類計有三種，鎢 (W) 燈絲、六硼化鑭 (LaB 6 ) 燈絲、場發(fā)射 (Field Emission) ，不同的燈絲在電子源大小、電流量、電流穩(wěn)定度及電子源壽命等均有差異。 電子槍的必要特性是亮度要高、電子能量散布 (Energy Spread) 要小，目前常用的種類計有三種，鎢 (W) 燈絲、六硼化鑭 (LaB 6 ) 燈絲、場發(fā)射 (Field Emission) ，不同的燈絲在電子源大小、電流量、電流穩(wěn)定度及電子源壽命等均有差異。 透射電子顯微鏡 透射電子顯微鏡（英文：Transmission electron microscopy，縮寫TEM），簡稱透射電鏡，是把經(jīng)加速和聚集的電子束投射到非常薄的樣品上，電子與樣品中的原子碰撞而改變方向，從而產(chǎn)生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關(guān)，因此可以形成明暗不同的影像。通常，透射電子顯微鏡的分辨率為0.1～0.2nm，放大倍數(shù)為幾萬～百萬倍， 用于觀察超微結(jié)構(gòu)，即小于0.2�0�8m、光學(xué)顯微鏡下無法看清的結(jié)構(gòu)，又稱“亞顯微結(jié)構(gòu)”。 成像原理 透射電子顯微鏡的成像原理可分為三種情況：

吸收像：當(dāng)電子射到質(zhì)量、密度大的樣品時，主要的成相作用是散射作用。樣品上質(zhì)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于這種原理。

衍射像：電子束被樣品衍射后，樣品不同位置的衍射波振幅分布對應(yīng)于樣品中晶體各部分不同的衍射能力，當(dāng)出現(xiàn)晶體缺陷時，缺陷部分的衍射能力與完整區(qū)域不同，從而使衍射缽的振幅分布不均勻，反映出晶體缺陷的分布。

相位像：當(dāng)樣品薄至100�0�3以下時，電子可以傳過樣品，波的振幅變化可以忽略，成像來自于相位的變化。 組件 電子槍：發(fā)射電子，由陰極、柵極、陽極組成。陰極管發(fā)射的電子通過柵極上的小孔形成射線束，經(jīng)陽極電壓加速后射向聚光鏡，起到對電子束加速、加壓的作用。

聚光鏡：將電子束聚集，可用已控制照明強度和孔徑角。

樣品室：放置待觀察的樣品，并裝有傾轉(zhuǎn)臺，用以改變試樣的角度，還有裝配加熱、冷卻等設(shè)備。

物鏡：為放大率很高的短距透鏡，作用是放大電子像。物鏡是決定透射電子顯微鏡分辨能力和成像質(zhì)量的關(guān)鍵。

中間鏡：為可變倍的弱透鏡，作用是對電子像進(jìn)行二次放大。通過調(diào)節(jié)中間鏡的電流，可選擇物體的像或電子衍射圖來進(jìn)行放大。

透射鏡：為高倍的強透鏡，用來放大中間像后在熒光屏上成像。

此外還有二級真空泵來對樣品室抽真空、照相裝置用以記錄影像。 透射電子顯微鏡結(jié)構(gòu)包括兩大部分：主體部分為照明系統(tǒng)、成像系統(tǒng)和觀察照相室；輔助部分為真空系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。

1、照明系統(tǒng)

該系統(tǒng)分 成兩部分：電子槍和會聚鏡。電子槍由燈絲(陰極)、柵級和陽極組成。加熱燈絲發(fā)射電子束。在陽極加電壓，電子加速。陽極與陰極間的電位差為總的加速電壓。經(jīng)加速而具有能量的電子從陽極板的孔中射出。射出的電子束能量與加速電壓有關(guān)，柵極起控制電子束形狀的作用。電子束有一定的發(fā)散角，經(jīng)會聚鏡調(diào)節(jié)后，可望 得到發(fā)散角，很小甚至為0的平行電子束。電子束的電流密度(束流)可通過調(diào)節(jié)會聚鏡的電流來調(diào)節(jié)。

樣品上需要照明的區(qū)域大小與放大倍數(shù)有關(guān)．放大倍數(shù)愈高，照明區(qū)域愈小，相應(yīng)地要求以更細(xì)的電子束照明樣品．由電子槍直接發(fā)射出的電子束的束斑尺寸較大，相干性也較差。為了更有效地利用這些電子，獲得亮度高、相干性好的照明電子束以滿足透射電鏡在不同放大倍數(shù)下的需要，由電子槍子槍發(fā)射出來的電子束還需要進(jìn) 一步會聚，提供束斑尺寸不同、近似平行的照明束．這個任務(wù)通常由兩個被叫做聚光鏡的電磁透鏡完成．圖中C1和C2分別表示第一聚光鏡和第二聚光鏡．C1通 常保持不變，其作用是將電子槍的交叉點成一縮小的像，使其尺寸縮小一個數(shù)量級以上．此外，在照明系統(tǒng)中還安裝有束傾斜裝置，可以很方便地使電子束在 2°～3°的范圍內(nèi)傾斜，以便以某些特定的傾斜角度照明樣品。

2、成像系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括樣品室、物鏡、中間鏡、反差光欄、衍射光欄、投射鏡以及其它電子光學(xué)部件。樣品室有一套機構(gòu)，保證樣品經(jīng)常更換時不破壞主體的真空。樣品可在X、Y二方向移動，以便找到所要觀察的位置。經(jīng)過會聚鏡得到的平行電子束照射到樣品上，穿過樣品后就帶有反映樣品特征的信息，經(jīng)物鏡和反差光欄作用形成一次電子圖象，再經(jīng)中間鏡和投射鏡放大一次后，在熒光屏上得到最后的電子圖象。

照明系統(tǒng)提供了一束相干性很好的照明電子束，這些電子穿越樣 品后便攜帶樣品的結(jié)構(gòu)信息，沿各自不同的方向傳播(比如，當(dāng)存在滿足布拉格方程的晶面組時，可能在與入射束交成2θ角的方向上產(chǎn)生衍射束)．物鏡將來自樣 品不同部位、傳播方向相同的電子在其背焦面上會聚為一個斑點，沿不同方向傳播的電子相應(yīng)地形成不同的斑點，其中散射角為零的直射束被會聚于物鏡的焦點，形成中心斑點．這樣，在物鏡的背焦面上便形成了衍射花樣．而在物鏡的像平面上，這些電子束重新組合相干成像．通過調(diào)整中間鏡的透鏡電流，使中間鏡的物平面與 物鏡的背焦面重合，可在熒光屏上得到衍射花樣若使中間鏡的物平面與物鏡的像平面重合則得到顯微像．通過兩個中間鏡相互配合，可實現(xiàn)在較大范圍內(nèi)調(diào)整相機長度和放大倍數(shù)。

透射電子顯微鏡與透射光學(xué)顯微鏡光路比較

3、觀察照相室

電子圖像反映在熒光屏上。熒光發(fā)光和電子束流成正比。把熒光屏換成電子干板，即可照相。干板的感光能力與其波長有關(guān)。

4、真空系統(tǒng)

真 空系統(tǒng)由機械泵、油擴散泵、離子泵、真空測量儀表及真空管道組成。它的作用是排除鏡筒內(nèi)氣體，使鏡筒真空度至少要在10-5托以上，目前最好的真空度可以 達(dá)到10-9—10-10托。如果真空度低的話，電子與氣體分子之間的碰撞引起散射而影響襯度，還會使電子?xùn)艠O與陽極間高壓電離導(dǎo)致極間放電，殘余的氣體還會腐蝕燈絲，污染樣品。

5、供電控制系統(tǒng)

加速電壓和透鏡磁電流不穩(wěn)定將會產(chǎn)生嚴(yán)重的色差及降低電鏡的分辨本領(lǐng)，所以加速電壓和透 鏡電流的穩(wěn)定度是衡量電鏡性能好壞的一個重要標(biāo)準(zhǔn)。透射電鏡的電路主要由以下部分組成，高壓直流電源、透鏡勵磁電源、偏轉(zhuǎn)器線圈電源、電子槍燈絲加熱電源，以及真空系統(tǒng)控制電路、真空泵電源、照相驅(qū)動裝置及自動曝光電路等。

另外，許多高性能的電鏡上還裝備有掃描附件、能譜議、電子能量損失譜等儀器。透射電子顯微鏡結(jié)構(gòu)和成像原理 應(yīng)用 透射電子顯微鏡在材料科學(xué)、生物學(xué)上應(yīng)用較多。由于電子易散射或被物體吸收，故穿透力低，樣品的密度、厚度等都會影響到最后的成像質(zhì)量，必須制備更薄的超薄切片，通常為50～100nm。所以用透射電子顯微鏡觀察時的樣品需要處理得很薄。常用的方法有：超薄切片法、冷凍超薄切片法、冷凍蝕刻法、冷凍斷裂法等。對于液體樣品，通常是掛預(yù)處理過的銅網(wǎng)上進(jìn)行觀察。

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