扫描电镜简述

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1、JIANGSUUNIVERSITY冶金工程专业硕士研究生结课论文论文题目：扫描电镜SEM分析技术综述课程名称：ModernMaterialAnalyticTechnology专业班级：2015级硕士研究生学生姓名学号：2211505072学院名称：材料科学与工程学院4学期：2015-2016第一学期完成时间：2015年11月30日扫描电镜SEM分析技术综述摘要扫描电子显微镜（如下图所示），简称为扫描电镜，英文缩写为SEM(ScanningElectronMicroscope)。它是用细聚焦的电子束轰击样品表面，通过电子与样品相互作用产生的二次电子、背散射电子等对样品表面或断口形貌进行

2、观察和分析。现在SEM都与能谱（EDS）组合，可以进行成分分析。所以，SEM也是显微结构分析的主要仪器，已广泛用于材料、冶金、矿物、生物学等领域。本文主要对扫描电镜SEM进行简单介绍，分别从扫描电镜发展的历史沿革；工作原理；设备构造及功能；在冶金及金属材料分析中的应用情况；未来发展方向等几个方面来对扫描电镜分析技术进行综述。关键词:扫描电子显微镜二次电子背散射电子EDS成分分析4扫描电子显微镜目录一扫描电镜41.1近代扫描电镜的发展41.1.1场发射扫描电镜41.1.2分析型扫描电镜及其附件51.2现代扫描电镜的发展61.2.1低电压扫描电镜61.2.2低真空扫描电镜61.2.3环境

3、扫描电镜ESEM71.3扫描电镜工作原理设备构造及其功能71.3.1扫描电镜工作原理81.3.2扫描电镜的主要结构及功能91.4扫描电镜性能1141.5扫描电镜在冶金及金属材料分析中的应用12二结论14三参考文献144一扫描电镜SEM1.1近代扫描电镜的发展扫描电镜的设计思想早在1935年便已提出，1942年在实验室制成第一台扫描电镜，但因受各种技术条件的限制，进展一直很慢。1965年，在各项基础技术有了很大进展的前提下才在英国诞生了第一台实用化的商品仪器。此后，荷兰、美国、西德也相继研制出各种型号的扫描电镜，日本二战后在美国的支持下生产出扫描电镜，中国则在20世纪70年代生产出自己

4、的扫描电镜。前期近20年，扫描电镜主要是在提高分辨率方面取得了较大进展，80年代末期，各厂家的扫描电镜的二次电子像分辨率均已达到4.5nm。在提高分辨率方面各厂家主要采取了如下措施:(1)降低透镜球像差系数，以获得小束斑；(2)增强照明源，即提高电子枪亮度(如采用LaB6或场发射电子枪)；(3)提高真空度和检测系统的接收效率；(4)尽可能减小外界振动干扰。目前，采用钨灯丝电子枪扫描电镜的分辨率最高可以达到3.5nm，采用场发射电子枪扫描电镜的分辨率可达1nm。到20世纪90年代中期，各厂家又相继采用计算机技术，实现了计算机控制和信息处理。1.1.1场发射扫描电镜采用场致发射电子枪代替

5、普通钨灯丝电子枪，这项技术从1968年就已开始应用，由于该电子枪的亮度(即发射电子的能力)大为提高，因而可得到很高的二次电子像分辨率。采用场发射电子枪需要很高的真空度，在高真空度下由于电子束的散射更小，其分辨率进一步得到提高。近几年来，各厂家采用多级真空系统(机械泵+分子泵+离子泵)，真空度可达10-7Pa。同时，采用磁悬浮技术，噪音振动大为降低，灯丝寿命也有增加。束流稳定度在12h内<0.8%。场致发射扫描电镜的特点是二次电子像分辨率高，如果采用低加速电压技术，在TV18状态下背散射电子(BSE)成像良好，对于未喷涂非导电样品也可得到高倍像。可以预期，场发射扫描电镜将对半导体器件、

6、精密陶瓷材料、氧化物材料等的发展起到很大的作用。1.1.1分析型扫描电镜及其附件所谓分析型扫描电镜即是指将扫描电镜配备多种附加仪器，以便对被测试样进行多种信息的分析，能谱仪，EBSD附件就是其中两种。a能谱仪附件能谱仪(即X射线能量色散谱仪，简称EDS)通常是指X射线能谱仪。自能谱仪在20世纪70年代末和80年代初期普遍推广以来，首先是在扫描电镜和电子探针分析仪器上得到应用，其优点是可以分析微小区域(几个微米)的成分，并且可以不用标样。能谱仪收集谱线时一次即可得到可测的全部元素，因而分析速度快，另外，在扫描电镜所观察的微观领域中，一般并不要求所测成分具有很高的精确度，所以，扫描电镜配

7、备能谱仪得到了广大用户的认可，并且其无标样分析的精确度能胜任常规研究工作。目前，最先进的采用超导材料生产的能谱仪，分辨率达到了5-15eV，已超过了25eV分辨率的波谱仪，这是目前能谱仪发展的最高水平。能谱仪主要是用来分析材料表面微区的成分，分析方式有定点定性分析、定点定量分析、元素的线分布、元素的面分布。例如夹杂物的成分分析、两个相中元素的扩散深度、多相颗粒元素的分布情况。其特点是分析速度快，作为扫描电镜的辅助工具可在不影响图像分辨率的前提下进行成分分析