掃描式電子顯微鏡分析方法

① 用掃描電子顯微鏡進行形貌分析有哪些特點

放大倍率大。。高達幾十萬倍。。
解析度高。。幾個nm
景深大
成本高
樣品可能需要前處理
操作較復雜
以下抄來的：
和光學顯微鏡及透射電鏡相比，掃描電鏡SEM（Scanning Electron Microscope）具有以下特點：
(一) 能夠直接觀察樣品表面的結構，樣品的尺寸可大至120mm×80mm×50mm。
(二) 樣品制備過程簡單，不用切成薄片。
(三) 樣品可以在樣品室中作三度空間的平移和旋轉，因此，可以從各種角度對樣品進行觀察。
(四) 景深大，圖象富有立體感。掃描電鏡的景深較光學顯微鏡大幾百倍，比透射電鏡大幾十倍。
(五) 圖象的放大范圍廣，解析度也比較高。可放大十幾倍到幾十萬倍，它基本上包括了從放大鏡、光學顯微鏡直到透射電鏡的放大范圍。解析度介於光學顯微鏡與透射電鏡之間，可達3nm。
(六) 電子束對樣品的損傷與污染程度較小。
(七) 在觀察形貌的同時，還可利用從樣品發出的其他信號作微區成分分析。

② SEM掃描電鏡圖怎麼看，圖上各參數都代表什麼意思

1、放大率：

與普通光學顯微鏡不同，在SEM中，是通過控制掃描區域的大小來控制放大率的。如果需要更高的放大率，只需要掃描更小的一塊面積就可以了。放大率由屏幕/照片面積除以掃描面積得到。

所以，SEM中，透鏡與放大率無關。

2、場深：

在SEM中，位於焦平面上下的一小層區域內的樣品點都可以得到良好的會焦而成象。這一小層的厚度稱為場深，通常為幾納米厚，所以，SEM可以用於納米級樣品的三維成像。

3、作用體積：

電子束不僅僅與樣品表層原子發生作用，它實際上與一定厚度范圍內的樣品原子發生作用，所以存在一個作用「體積」。

4、工作距離：

工作距離指從物鏡到樣品最高點的垂直距離。

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解析度。通常使用的工作距離在5毫米到10毫米之間。

5、成象：

次級電子和背散射電子可以用於成象，但後者不如前者，所以通常使用次級電子。

6、表面分析：

歐革電子、特徵X射線、背散射電子的產生過程均與樣品原子性質有關，所以可以用於成分分析。但由於電子束只能穿透樣品表面很淺的一層（參見作用體積），所以只能用於表面分析。

表面分析以特徵X射線分析最常用，所用到的探測器有兩種：能譜分析儀與波譜分析儀。前者速度快但精度不高，後者非常精確，可以檢測到「痕跡元素」的存在但耗時太長。

觀察方法：

如果圖像是規則的（具螺旋對稱的活體高分子物質或結晶），則將電鏡像放在光衍射計上可容易地觀察圖像的平行周期性。

尤其用光過濾法，即只留衍射像上有周期性的衍射斑，將其他部分遮蔽使重新衍射，則會得到背景干擾少的鮮明圖像。

(2)掃描式電子顯微鏡分析方法擴展閱讀：

SEM掃描電鏡圖的分析方法：

從干擾嚴重的電鏡照片中找出真實圖像的方法。在電鏡照片中，有時因為背景干擾嚴重，只用肉眼觀察不能判斷出目的物的圖像。

圖像與其衍射像之間存在著數學的傅立葉變換關系，所以將電鏡像用光度計掃描，使各點的濃淡數值化，將之進行傅立葉變換，便可求出衍射像〔衍射斑的強度（振幅的2乘）和其相位〕。

將其相位與從電子衍射或X射線衍射強度所得的振幅組合起來進行傅立葉變換，則會得到更鮮明的圖像。此法對屬於活體膜之一的紫膜等一些由二維結晶所成的材料特別適用。

掃描電鏡從原理上講就是利用聚焦得非常細的高能電子束在試樣上掃描，激發出各種物理信息。通過對這些信息的接受、放大和顯示成像，獲得測試試樣表面形貌的觀察。

③ 電子顯微鏡的原理

電子顯微鏡是根據電子光學原理，用電子束和電子透鏡代替光束和光學透鏡，使物質的細微結構在非常高的放大倍數下成像的儀器。

電子顯微鏡的分辨能力以它所能分辨的相鄰兩點的最小間距來表示。20世紀70年代，透射式電子顯微鏡的解析度約為0.3納米(人眼的分辨本領約為0.1毫米)。現在電子顯微鏡最大放大倍率超過300萬倍，而光學顯微鏡的最大放大倍率約為2000倍，所以通過電子顯微鏡就能直接觀察到某些重金屬的原子和晶體中排列整齊的原子點陣。

1931年，德國的克諾爾和魯斯卡，用冷陰極放電電子源和三個電子透鏡改裝了一台高壓示波器，並獲得了放大十幾倍的圖象，證實了電子顯微鏡放大成像的可能性。1932年，經過魯斯卡的改進，電子顯微鏡的分辨能力達到了50納米，約為當時光學顯微鏡分辨本領的十倍，於是電子顯微鏡開始受到人們的重視。

到了二十世紀40年代，美國的希爾用消像散器補償電子透鏡的旋轉不對稱性，使電子顯微鏡的分辨本領有了新的突破，逐步達到了現代水平。在中國，1958年研製成功透射式電子顯微鏡，其分辨本領為3納米，1979年又製成分辨本領為0.3納米的大型電子顯微鏡。

電子顯微鏡的分辨本領雖已遠勝於光學顯微鏡，但電子顯微鏡因需在真空條件下工作，所以很難觀察活的生物，而且電子束的照射也會使生物樣品受到輻照損傷。其他的問題，如電子槍亮度和電子透鏡質量的提高等問題也有待繼續研究。

分辨能力是電子顯微鏡的重要指標，它與透過樣品的電子束入射錐角和波長有關。可見光的波長約為300～700納米，而電子束的波長與加速電壓有關。當加速電壓為50～100千伏時，電子束波長約為0.0053～0.0037納米。由於電子束的波長遠遠小於可見光的波長，所以即使電子束的錐角僅為光學顯微鏡的1％，電子顯微鏡的分辨本領仍遠遠優於光學顯微鏡。

電子顯微鏡由鏡筒、真空系統和電源櫃三部分組成。鏡筒主要有電子槍、電子透鏡、樣品架、熒光屏和照相機構等部件，這些部件通常是自上而下地裝配成一個柱體；真空系統由機械真空泵、擴散泵和真空閥門等構成，並通過抽氣管道與鏡筒相聯接；電源櫃由高壓發生器、勵磁電流穩流器和各種調節控制單元組成。

電子透鏡是電子顯微鏡鏡筒中最重要的部件，它用一個對稱於鏡筒軸線的空間電場或磁場使電子軌跡向軸線彎曲形成聚焦，其作用與玻璃凸透鏡使光束聚焦的作用相似，所以稱為電子透鏡。現代電子顯微鏡大多採用電磁透鏡，由很穩定的直流勵磁電流通過帶極靴的線圈產生的強磁場使電子聚焦。

電子槍是由鎢絲熱陰極、柵極和陰極構成的部件。它能發射並形成速度均勻的電子束，所以加速電壓的穩定度要求不低於萬分之一。

電子顯微鏡按結構和用途可分為透射式電子顯微鏡、掃描式電子顯微鏡、反射式電子顯微鏡和發射式電子顯微鏡等。透射式電子顯微鏡常用於觀察那些用普通顯微鏡所不能分辨的細微物質結構；掃描式電子顯微鏡主要用於觀察固體表面的形貌，也能與 X射線衍射儀或電子能譜儀相結合，構成電子微探針，用於物質成分分析；發射式電子顯微鏡用於自發射電子表面的研究。

投射式電子顯微鏡因電子束穿透樣品後，再用電子透鏡成像放大而得名。它的光路與光學顯微鏡相仿。在這種電子顯微鏡中，圖像細節的對比度是由樣品的原子對電子束的散射形成的。樣品較薄或密度較低的部分，電子束散射較少，這樣就有較多的電子通過物鏡光欄，參與成像，在圖像中顯得較亮。反之，樣品中較厚或較密的部分，在圖像中則顯得較暗。如果樣品太厚或過密，則像的對比度就會惡化，甚至會因吸收電子束的能量而被損傷或破壞。

透射式電子顯微鏡鏡筒的頂部是電子槍，電子由鎢絲熱陰極發射出、通過第一，第二兩個聚光鏡使電子束聚焦。電子束通過樣品後由物鏡成像於中間鏡上，再通過中間鏡和投影鏡逐級放大，成像於熒光屏或照相干版上。

中間鏡主要通過對勵磁電流的調節，放大倍數可從幾十倍連續地變化到幾十萬倍；改變中間鏡的焦距，即可在同一樣品的微小部位上得到電子顯微像和電子衍射圖像。為了能研究較厚的金屬切片樣品，法國杜洛斯電子光學實驗室研製出加速電壓為3500千伏的超高壓電子顯微鏡。掃描式電子顯微鏡結構示意圖

掃描式電子顯微鏡的電子束不穿過樣品，僅在樣品表面掃描激發出次級電子。放在樣品旁的閃爍晶體接收這些次級電子，通過放大後調制顯像管的電子束強度，從而改變顯像管熒光屏上的亮度。顯像管的偏轉線圈與樣品表面上的電子束保持同步掃描，這樣顯像管的熒光屏就顯示出樣品表面的形貌圖像，這與工業電視機的工作原理相類似。

掃描式電子顯微鏡的解析度主要決定於樣品表面上電子束的直徑。放大倍數是顯像管上掃描幅度與樣品上掃描幅度之比，可從幾十倍連續地變化到幾十萬倍。掃描式電子顯微鏡不需要很薄的樣品；圖像有很強的立體感；能利用電子束與物質相互作用而產生的次級電子、吸收電子和 X射線等信息分析物質成分。

掃描式電子顯微鏡的電子槍和聚光鏡與透射式電子顯微鏡的大致相同，但是為了使電子束更細，在聚光鏡下又增加了物鏡和消像散器，在物鏡內部還裝有兩組互相垂直的掃描線圈。物鏡下面的樣品室內裝有可以移動、轉動和傾斜的樣品台。

④ 在掃描電子顯微分析中，有哪幾種成像方法它們各自採用何種探測器

①背散射電子。背散射電於是指被固體樣品中的原子核反彈回來的一部分入射電子。其中包括彈性背散射電子和非彈性背散射電子。背散射電子的產生范圍深，由於背散射電子的產額隨原子序數的增加而增加，所以，利用背散射電子作為成像信號不僅能分析形貌特徵，也可用來顯示原子序數襯度，定性地進行成分分析。②二次電子。二次電子是指被入射電子轟擊出來的核外電子。二次電子來自表面50-500 的區域，能量為0-50 eV。它對試樣表面狀態非常敏感，能有效地顯示試樣表面的微觀形貌。③吸收電子。入射電子進入樣品後，經多次非彈性散射，能量損失殆盡（假定樣品有足夠厚度，沒有透射電子產生），最後被樣品吸收。若在樣品和地之間接入一個高靈敏度的電流表，就可以測得樣品對地的信號。若把吸收電子信號作為調制圖像的信號，則其襯度與二次電子像和背散射電子像的反差是互補的。④透射電子。如果樣品厚度小於入射電子的有效穿透深度，那麼就會有相當數量的入射電子能夠穿過薄樣品而成為透射電子。樣品下方檢測到的透射電子信號中，除了有能量與入射電子相當的彈性散射電子外，還有各種不同能量損失的非彈性散射電子。其中有些待征能量損失E的非彈性散射電子和分析區域的成分有關，因此，可以用特徵能量損失電子配合電子能量分析器來進行微區成分分析。⑤特徵X射線。特徵X射線是原子的內層電子受到激發以後，在能級躍遷過程中直接釋放的具有特徵能量和波長的一種電磁波輻射。如果用X射線探測器測到了樣品微區中存在某一特徵波長，就可以判定該微區中存在的相應元素。⑥俄歇電子。如果原子內層電子能級躍遷過程中釋放出來的能量E不以X射線的形式釋放，而是用該能量將核外另一電子打出，脫離原子變為二次電子，這種二次電子叫做俄歇電子。俄歇電子是由試樣表面極有限的幾個原於層中發出的，這說明俄歇電子信號適用於表層化學成分分析。背散射電子，二次電子和透射電子，主要應用於掃描電鏡和透射電鏡，特徵X射線可應用於能譜儀，電子探針等，俄歇電子可應用於俄歇電子能譜儀，吸收電子也可應用於掃描電鏡，形成吸收電子像。

⑤ 電子顯微鏡成像原理

一、透射電子顯微鏡的成像原理可分為三種情況：

1、吸收像：當電子射到質量、密度大的樣品時，主要的成相作用是散射作用。樣品上質量厚度大的地方對電子的散射角大，通過的電子較少，像的亮度較暗。早期的透射電子顯微鏡都是基於這種原理。

2、衍射像：電子束被樣品衍射後，樣品不同位置的衍射波振幅分布對應於樣品中晶體各部分不同的衍射能力，當出現晶體缺陷時，缺陷部分的衍射能力與完整區域不同，從而使衍射波的振幅分布不均勻，反映出晶體缺陷的分布。

3、相位像：當樣品薄至100Å以下時，電子可以穿過樣品，波的振幅變化可以忽略，成像來自於相位的變化。

二、掃描電子顯微鏡成像原理

掃描電子顯微鏡通過用聚焦電子束掃描樣品的表面來產生樣品表面的圖像。

電子與樣品中的原子相互作用，產生包含關於樣品的表面測繪學形貌和組成的信息的各種信號。電子束通常以光柵掃描圖案掃描，並且光束的位置與檢測到的信號組合以產生圖像。

掃描電子顯微鏡可以實現解析度優於1納米。樣品可以在高真空，低真空，濕條件（用環境掃描電子顯微鏡）以及寬范圍的低溫或高溫下觀察到。

最常見的掃描電子顯微鏡模式是檢測由電子束激發的原子發射的二次電子。可以檢測的二次電子的數量，取決於樣品測繪學形貌，以及取決於其他因素。

通過掃描樣品並使用特殊檢測器收集被發射的二次電子，創建了顯示表面的形貌的圖像。它還可能產生樣品表面的高解析度圖像，且圖像呈三維，鑒定樣品的表面結構。

(5)掃描式電子顯微鏡分析方法擴展閱讀：

在使用透視電子顯微鏡觀察生物樣品前樣品必須被預先處理。隨不同研究要求的需要科學家使用不同的處理方法。

1、固定：為了盡量保存樣本的原樣使用戊二醛來硬化樣本和使用鋨酸來染色脂肪。

2、冷固定：將樣本放在液態的乙烷中速凍，這樣水不會結晶，而形成非晶體的冰。這樣保存的樣品損壞比較小，但圖像的對比度非常低。

3、脫干：使用乙醇和丙酮來取代水。

4、墊入：樣本被墊入後可以分割。

5、分割：將樣本使用金剛石刃切成薄片。

6、染色：重的原子如鉛或鈾比輕的原子散射電子的能力高，因此可被用來提高對比度。