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1、第26卷第1期硅酸盐通报Vo.l26No.12007年2月BULLETINOFTHECHINESECERAMICSOCIETYFebruary,2007扫描电子显微镜在新型陶瓷材料显微分析中的应用邓湘云,王晓慧,李龙土(清华大学材料科学与工程系新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京100084)摘要:简要介绍了扫描电子显微镜的工作原理;以铁电陶瓷为例阐述了这种检测仪器在新型陶瓷材料的显微结构分析、纳米尺寸研究及铁电畴的观测领域中的用途,说明了扫描电子显微镜与其他设备的组合以实现多种分析功能的发展趋势
2、和陶瓷材料在扫描电镜分析时的几个常见问题。关键词:扫描电子显微镜;铁电体;陶瓷材料;显微分析ApplicationsofScanningElectronicMicroscopeinMicroanalysisofNewStyleCeramicMaterialDENGXiang-yun,WANGXiao-hui,LILong-tu(StateKeyLabofNewCeramicsandFineProcessing,DepartmentofMaterialsScienceandEngineering,Ts
3、inghuaUniversity,Beijing100084,China)Abstract:Thepaperintroducesprincipleofscanningelectronicmicroscopebriefly;illustratesitsapplicationsofstructure,nanosizeandferroelectricdomaintakingexampleforferroelectricceramicmaterials;andexplainsitsdevelopmental
4、tendencyincombinedfunctionswithotherinstrumentsandseveralgeneralquestionsinscanningelectronicmicroscopeanalysisofceramicmaterials.Keywords:scanningelectronicmicroscope;ferroelectrics;ceramicmaterials;microanalysis电子显微镜按结构和用途可分为透射电子显微镜、扫描电子显微镜、反射电子显微镜和发
5、射电子显微镜[1-4]等。其中透射电子显微镜常用于观察那些用普通显微镜所不能分辨的细微物质结构;扫描电子显微镜不但可用于观察固体表面的形貌,还能与X射线衍射仪或电子能谱仪相结合,构成电子微探针,用于物质成[4-10]分分析。它的设计思想,早在1935年便已被提出来了,1942年,英国首先制成实验室用的扫描电子显微镜,主要应用于大样品的形貌分析,但由于成像的分辨率很差,照相时间太长,所以实用价值不大。随着电子工业技术水平的不断发展,到1965年开始生产商品扫描电子显微镜,近数十年来,扫描电子显微镜各项
6、性能不断提高,目前超高分辨率场发射扫描电子显微镜放大倍数可从低倍至几十万倍,分辨率由初期的50nm发展到现在约0.5nm,尤其是低真空环境扫描电子显微镜的问世,使人们直接观察非导电性、易脱气及一定含水、含油的样品成为可能。1扫描电子显微镜的工作原理扫描电子显微镜的原理是利用电子枪采用真空加热钨灯丝,发生热电子束,在0.5~30kV的加速电压下,经过电磁透镜所组成的电子光学系统,电子束会聚极细电子束,并在样品表面聚焦。末级透镜上边装有基金项目:国家863计划课题(2001AA325010);973课题
7、(2002CB613301)资助项目作者简介:邓湘云(1964-),女,博士研究生,副教授.研究方向为电子陶瓷.E-mai:ldengxy03@mails.tsinghua.edu.cn第1期邓湘云等:扫描电子显微镜在新型陶瓷材料显微分析中的应用195扫描线圈,在它的作用下,电子束打到样品上一点时,在荧光屏上就有一亮点与之对应,其亮度与激发后的电子能量成正比,扫描电子显微镜是采用逐点成像的图像分解法进行的,光点成像的顺序是从左上方开始到右下方,直到最后一行右下方的像元扫描完毕就算完成一幅图像。[11
8、]对扫描电子显微镜成像有影响的信号主要有二次电子、背散射电子和X射线谱线等。其中二次电子是样品与初始束电子相互作用而被激发出来的样品原子所含的电子,它们能量很低,只能从样品表面很浅的区域逸出,是扫描电子显微镜检测出的主要信号,图像被称为二次电子图像,具有立体感,成像分辨率最好,准确地反映样品表面的形貌(凹凸)特征;背散射电子是与样品原子核发生弹性碰撞而被散射出样品的电子束电子。这部分电子能量很高,其成像分辨率不高;X射线谱线是当入射电子流轰击到样品表面时,如果能量足够
