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扫描电子显微镜 报告人： 陈静平 王利静 吕李华 潘丽青 报告时间：5月12日 报告内容： 电子显微镜的发展历史 分类 构造 工作原理 性能 样品制备 主要附件 应用 一、电子显微镜的发展历史 半个多世纪以来电子显微学的奋斗目标主要是力求观察更微小的物体结构、更细小的实体、甚至单个原子，并获得有关试样的更多的信息，如标征非晶和微晶，成分分布，晶粒形状和尺寸，晶体的相、晶体的取向、晶界和晶体缺陷等特征，以便对材料的显微结构进行综合分析及标征研究。 1923年，法国科学家Louis de Broglie发现，微观粒子本身除具有粒子特性以外还具有波动性。于是人们就想到是不是可以用电子束代替光波来实现成像。 1932年，德国柏林工科大学高压实验室的M.Knoll和E.Ruska研制成功了第1台实验室电子显微镜，这是后来透射式电子显微镜的雏形。 1937年，柏林工业大学的Klaus和Mill拍出了第1张细菌和胶体的照片，获得了25nm的分辨率，从而使电镜完成了超越光镜性能的这一丰功伟绩。 扫描电镜(scanning electron microscope, SEM)作为商品出现则较晚，早在1935年，Kn-oll在设计透射电镜的同时，就提出了扫描电镜的原理及设计思想。1940年英国剑桥大学首次试制成功扫描电镜 二、扫描电子显微镜分类 1.分析扫描电镜和X射线能谱仪 2. X射线波谱仪和电子探针仪 3. 场发射枪扫描电镜和低压扫描电镜 4. 超大试样室扫描电镜 5. 环境扫描电镜 6. 扫描电声显微镜 7. 测长／缺陷检测扫描电镜 8. 晶体学取向成像扫描电子显微术 9. 计算机控制扫描电镜 1、分析扫描电镜和X射线能谱仪 （1）使用最广的常规钨丝阴极扫描电镜的分辨本领已达3.5nm左右，加速电压范围为0.2—30kV。扫描电镜配备X射线能谱仪EDS后发展成分析扫描电镜，不仅比X射线波谱仪WDS分析速度快、灵敏度高、也可进行定性和无标样定量分析。 但是，EDS也存在不足之处，如能量分辨率低，一般为129—155eV,以及Si(Li)晶体需在低温下使用(液氮冷却)等。 （2）X射线波谱仪分辨率则高得多，通常为5—10eV，且可在室温下工作。 2、X射线波谱仪和电子探针仪 现代SEM大多配置了EDS（X射线能谱仪）探测器以进行成分分析。当需低含量、精确定量以及超轻元素分析时，则可再增加1到4道X射线波谱仪WDS。 3、场发射枪扫描电镜和低压扫描电镜 （1）场发射扫描电镜得到了很大的发展。日立公司推出了冷场发射枪扫描电镜，Amray公司则生产热场发射枪扫描电镜。 （2）低压扫描电镜LVSEM由于可以提高成像的反差，减少甚至消除试样的充放电现象并减少辐照损伤。 试样必须浸没入物镜的强磁场中以减少球差的影响，所以尺寸受到限制，最大23mm×6mm×3mm(厚)。 试样半浸没在物镜磁场中的场发射JSM-6340F型可以观察大试样，加速电压15kV时分辨本领为1.2nm，低压1kV时为2.5nm。这两种SEM由于试样要处在磁场中，所以不能观察磁性材料。 冷场发射扫描电子显微镜 4、超大试样室扫描电镜 被检物的最大尺寸可为直径700mm，高600mm，长1400mm，最大重量可达300公斤，真空室长1400，宽1100和高1200mm。 分辨本领4nm，加速电压0.3kV—20kV。是一种新的计算机控制、非破坏性的检查分析测试装置。 可用于工业产品的生产，质量管理，微机加工和工艺品的检查研究等。 5.环境扫描电子显微镜 环境扫描电子显微镜的基本工作原理与扫描电子显微镜相同,但它克服了后者的诸多不足,观测过程是真正的“环境”条件。 80年代出现的环境扫描电镜ESEM，根据需要试样可处于压力1—2600Pa不同气氛的高气压低真空环境中，开辟了新的应用领域。与试样室内为10-3Pa的常规高真空SEM不同，所以也可称为低真空扫描电镜LV-SEM 6、扫描电声显微镜 80年代初问世的扫描电声显微镜SEAM，采用了一种新的成像方式：其强度受频闪调制的电子束在试样表面扫描，用压电传感器接收试样热、弹性微观性质变化的电声信号，经视频放大后成像。能对试样的亚表