【簡(jiǎn)介】　

掃描電子顯微鏡(SEM)是1965年發(fā)明的較現(xiàn)代的細(xì)胞生物學(xué)研究工具，主要是利用二次電子信號(hào)成像來觀察樣品的表面形態(tài)，即用極狹窄的電子束去掃描樣品，通過電子束與樣品的相互作用產(chǎn)生各種效應(yīng)，其中主要是樣品的二次電子發(fā)射。二次電子能夠產(chǎn)生樣品表面放大的形貌像，這個(gè)像是在樣品被掃描時(shí)按時(shí)序建立起來的，即使用逐點(diǎn)成像的方法獲得放大像。

　　一，原理：

　　如果入射電子撞擊樣品表面原子的外層電子，把它激發(fā)出來，就形成低能量的二次電子，在電廠的作用下它可呈曲線運(yùn)動(dòng)，翻越障礙進(jìn)入檢測(cè)器，使表面凹凸的各個(gè)部分都能清晰成像。二次電子的強(qiáng)度主要與樣品表面形貌有關(guān)。二次電子和背景散射電子共同用于掃描電鏡的成像。當(dāng)探針很細(xì)，分辨率高時(shí)，基本收集的是二次電子二背景電子很少，稱為二次電子成像(SEI)。

　　二，結(jié)構(gòu)：由3個(gè)部分組成：真空系統(tǒng)，電子束系統(tǒng)，成像系統(tǒng)。

　　a真空系統(tǒng)

　　真空系統(tǒng)主要包括真空泵和真空柱兩部分。

　　真空柱是一個(gè)密封的柱形容器。

　　真空泵用來在真空柱內(nèi)產(chǎn)生真空。

　　電子束系統(tǒng)中的燈絲在普通大氣中會(huì)迅速氧化而失效，所以在使用SEM時(shí)需要用真空，或以純氮?dú)饣蚨栊詺怏w充滿整個(gè)真空柱。為了增大電子的平均自由程，從而使得用于成像的電子更多。

　　b電子束系統(tǒng)

　　電子束系統(tǒng)由電子槍和電磁透鏡兩部分組成，主要用于產(chǎn)生一束能量分布極窄的，電子能量確定的電子束用以掃描成像。

　　c成像系統(tǒng)

　　成像系統(tǒng)和電子束系統(tǒng)均內(nèi)置在真空柱種。真空柱底端用于放置樣品。

　　三，參數(shù)：

　　a分辨率

　　SEM的分辨率主要受到電子束直徑的限制，這里電子束直徑指的是聚焦后掃描在樣品上的照射點(diǎn)的尺寸。對(duì)同樣品距的二個(gè)顆粒，電子束直徑越小，越得到好的分辨效果，電子束直徑越小，信噪比越小。

　　b放大倍數(shù)

　　在顯像管中電子束在熒光屏上最大掃描距離和在鏡筒中電子束針在試樣上最大掃描距離的比值

　　c焦深

　　SEM的焦深是較好光學(xué)顯微鏡的300-600倍。焦深大意味著能使不平整性大的表面上下都能聚焦。

　　d工作距離

　　從物鏡到樣品最高點(diǎn)的垂直距離。

　　如果增加工作距離，可以在其他條件不變的情況下獲得更大的場(chǎng)深。

　　如果減少工作距離，則可以在其他條件不變的情況下獲得更高的分辨率。

　　通常使用的工作距離在5mm-10mm之間。

　　e作用體積

　　電子束不僅僅與樣品表面原子發(fā)生作用，它實(shí)際上與一定厚度范圍內(nèi)的樣品原子發(fā)生作用，所以存在一個(gè)作用“體積”。作用體積的厚度因信號(hào)的不同而不同。

　　四，樣品制備：

　　a金屬涂層法

　　應(yīng)用對(duì)象是導(dǎo)電性較差的樣品，如高聚物材料，在進(jìn)行掃描電子顯微鏡觀察之前必使樣品表面蒸發(fā)一層導(dǎo)電體，目的在于消除荷電現(xiàn)象，提高樣品表面二次電子的激發(fā)量，并減小樣品的輻射損傷。

　　b離子刻蝕法

　　應(yīng)用對(duì)象是包含結(jié)晶相和非晶相兩個(gè)組成部分的樣品。它是利用離子轟擊樣品表面時(shí)，由于兩相被離子作用的程度不同，而暴露出晶區(qū)的細(xì)微結(jié)構(gòu)。

　　c化學(xué)刻蝕法

　　應(yīng)用對(duì)象同于離子刻蝕法，包括溶劑和酸刻蝕兩種方法。

　　酸刻蝕是利用某些氧化性較強(qiáng)的溶液，如發(fā)煙硝酸，高錳酸鉀等處理樣品表面，使其中一個(gè)相氧化斷鏈而溶解，而暴露出晶相的結(jié)構(gòu)。

　　溶劑刻蝕是用某些溶劑選擇溶解高聚物材料的一個(gè)相，而暴露出另一相的結(jié)構(gòu)。

       五，SEM的優(yōu)點(diǎn)：

　　焦深大，圖像富有立體感，特別適合于表面形貌的研究;

　　放大倍數(shù)范圍廣，從20倍到20萬倍，幾乎覆蓋了光學(xué)顯微鏡和TEM的范圍;

　　分辨率高，表面掃描二次電子成像的分辨率已經(jīng)達(dá)到100埃;

　　制樣簡(jiǎn)單，樣品的電子損傷小。

　　可同時(shí)進(jìn)行顯微形貌觀察和微區(qū)成分分析。

　　所以SEM 在高分子材料學(xué)，生物學(xué)，醫(yī)學(xué)，冶金學(xué)等等學(xué)科領(lǐng)域中發(fā)揮了重要的作用。

　　六，測(cè)試結(jié)果展示