扫描电镜SEM观察详细内容介绍

扫描电子显微镜(SEM)是一种介于透射电子显微镜和光学显微镜之间的一种观察手段，扫描电镜可以直接观察观察纳米材料，进行材料断口的分析，直接观察原始表面等。其利用聚焦的很窄的高能电子束来扫描样品, 通过光束与物质间的相互作用, 来激发各种物理信息,对这些信息收集、放大、再成像以达到对物质微观形貌表征的目的。新式的扫描电子显微镜的分辨率可以达到1nm;放大倍数可以达到30万倍及以上连续可调;并且景深大,视野大, 成像立体效果好。扫描电子显微镜和其他分析仪器相结合,可以做到观察微观形貌的进行物质微区成分分析。扫描电子显微镜在岩土、石墨、陶瓷及纳米材料等的研究上有广泛应用。扫描电子显微镜在科学研究领域具有重大作用等。

电镜发展

1932年，Knoll 提出了SEM可成像放大的概念，并在1935年制成了极其原始的模型。
1938年，德国的阿登纳制成了台采用缩小透镜用于透射样品的SEM。由于不能获得高分辨率的样品表面电子像，SEM一直得不到发展，只能在电子探针X射线微分析仪中作为一种辅助的成像装置。此后，在许多科学家的努力下，解决了SEM从理论到仪器结构等方面的一系列问题。
早期作为商品出现的是1965年英国剑桥仪器公司生产的台SEM，它用二次电子成像，分辨率达25 nm，使SEM进入了实用阶段。
1968年在美国芝加哥大学，Knoll成功研制了场发射电子枪，并将它应用于SEM，可获得较高分辨率的透射电子像。1970年他发表了用扫描透射电镜拍摄的铀中的铀原子和钍原子像，这使SEM又进展到一个新的领域。
扫描电子显微镜类型多样,不同类型的扫描电子显微镜存在性能上的差异。根据电子枪种类可分为三种:场发射电子枪、钨丝枪和六硼化镧。其中,场发射扫描电子显微镜根据光源性能可分为冷场发射扫描电子显微镜和热场发射扫描电子显微镜。冷场发射扫描电子显微镜对真空条件要求高,束流不稳定, 发射体使用寿命短, 需要定时对针尖进行清洗, 仅局限于单一的图像观察,应用范围有限;而热场发射扫描电子显微镜不仅连续工作时间长, 还能与多种附件搭配实现综合分析。在地质领域中,我们不仅需要对样品进行初步形貌观察, 还需要结合分析仪对样品的其它性质进行分析,热场发射扫描电子显微镜的应用更为广泛。