扫描电子显微镜的原理

扫描电子显微镜的原理 扫描电子显微镜是检测样品表面形貌的大型仪器。当具有一定能量的入射电子束轰击样品表面时，电子与元素核和外层电子发生一次或多次弹性和非弹性碰撞。一些电子被样品表面反射，而其余电子则穿透样品逐渐失去动能，停止运动而被样品吸收。在这个过程中，百分之99以上的入射电子能量转化为样品热能，剩余约百分之1的入射电子能量激发样品的各种信号。这些信号主要包括二次电子、背散射电子、吸收电子、透射电子、俄歇电子、电子电动势、阴极发光、X射线等。扫描电镜设备利用这些信号获取信息来分析样品。 扫描电子显微镜通常至少有一个检测器（通常是二次电子检测器SEI），许多还配备了额外的检测器，如EDS、BSE、WDS、EBSD、CL等，但具体仪器的特殊功能强烈依赖于一个合适的检测器，检测器的安装角度是样品分析室的设计，对分析效果有很大的影响。

扫描电子显微镜(SEM)之样品处理的要求

扫描电子显微镜（SEM）之样品处理的要求

1、形貌形态，须耐高真空。

例如有些含水量很大的细胞，在真空中很快被抽干水分，细胞的形态也发生了改变，无法对各类型细胞进行区分；

2、样品表面不能含有有机油脂类污染物。

油污在电子束作用下容易分解成碳氢化物，对真空环境造成很大污染。样品表面细节被碳氢化合物遮盖；碳氢化合物降低了成像信号产量；碳氢化合物吸附在电子束光路引起很大象散；碳氢化合物被吸附在探测器晶体表面，降低探测器效率。对低加速电压的电子束干扰严重。

透射电镜TEM和扫描电镜SEM的基本工作原理

透射电镜TEM和扫描电镜SEM的基本工作原理：

透射电镜TEM：电子束在穿过样品时，会和样品中的原子发生散射，样品上某一点同时穿过的电子方向是不同，这样品上的这一点在物镜1-2倍焦距之间，这些电子通过过物镜放大后重新汇聚，形成该点一个放大的实像，这个和凸透镜成像原理相同。这里边有个反差形成机制理论比较深就不讲，但可以这么想象，如果样品内部是均匀的物质，没有晶界，没有原子晶格结构，那么放大的图像也不会有任何反差，事实上这种物质不存在，所以才会有这种牛逼仪器存在的理由。经过物镜放大的像进一步经过几级中间磁透镜的放大（具体需要几级基本上是由电子束亮度决定的,如果亮度大，由阿贝瑞利的光学仪器分辨率公式决定），然后投影在荧光屏上成像。由于透射电镜物镜焦距很短，也因此具有很小的像差系数，所以透射电镜TEM具有非常高的空间分辨率，0.1-0.2nm，但景深比较小，对样品表面形貌不敏感，主要观察样品内部结构。

台式扫描电镜观察厚试样

　　台式扫描电镜可以获得高分辨率和真实的厚样品形貌扫描电子显微镜的分辨率介于光学显微镜和透射电子显微镜之间，但在比较厚样品的观察时，由于透射电子显微镜也采用层压法，层压的分辨率通常只有10nm，而且观察的不是样品本身。因此，用扫描电镜观察厚样品，获得样品的真实表面数据更为有利。

　　台式扫描电镜观察试样区域细节

　　试样在样品室中可动的范围非常大，而显微镜在其它方面的工作距离通常只有2-3cm，因此实际上，只有试样可以在二维空间中移动，但在台式扫描电子显微镜中是不同的由于工作距离大（可能大于20 mm）焦深大（比TEM大10倍）样品室的空间也很大因此，试样在三维空间（即三维平移、三维旋转）可以有六个自由度的运动而且具有较大的活动范围，便于观察不规则形状样品的各个区域。