sem電子槍

1、電子掃描顯微鏡（SEM）的工作原理？？？

掃描電鏡是用聚焦電子束在試樣表面逐點掃描成像。試樣為塊狀或粉末顆 粒，成像信號可以是二次電子、背散射電子或吸收電子。其中二次電子是最主要的成像信號。由電子槍發射的能量為 5 ～ 35keV 的電子，以其交 叉斑作為電子源，經二級聚光鏡及物鏡的縮小形成具有一定能量、一定束流強度和束斑直徑的微細電子束，在掃描線圈驅動下，於試樣表面按一定時間、空間順 序作柵網式掃描。聚焦電子束與試樣相互作用，產生二次電子發射（以及其它物理信號），二次電子發射量隨試樣表面形貌而變化。二次電子信號被探測器收集 轉換成電訊號，經視頻放大後輸入到顯像管柵極，調制與入射電子束同步掃描的顯像管亮度，得到反映試樣表面形貌的二次電子像。

示意圖：
http://www.science.globalsino.com/1/images/1science9682.jpg

2、如何獲得清晰的掃描電鏡（SEM）圖像

1、制樣：成功制備出所要觀察的位置，樣品如果不導電，可能需要鍍金
2、環境：電鏡處在無振動干擾和無磁場干擾的環境下
3、設備：電鏡電子槍仍在合理的使用時間內
4、拍攝：找到拍攝位置，選擇合適距離，選擇合適探頭→對中→調像散→聚焦，反復操作至最清晰

3、有沒有人懂SEM掃描電鏡的，輻射大嗎

電鏡輻射來源主要源於，電子槍發射的電子束和電子束激發樣品表面出來的各種信號。而電子束直徑只有納米到10納米級別，因此產生的輻射很少很少。同時，電鏡電子槍位置有大塊鉛塊吸收輻射，樣品倉由很厚的金屬材料做成，因此對於電鏡整體而言，幾乎沒有對外的輻射。
另外，需要提醒樓主的是，電鏡雖然輻射不大，不過電鏡樣品千奇百怪，不免遇到一些有毒有害的物質材料，樓主需要做好保護措施（手套，口罩），既保護自己，又保護電鏡和樣品不受污染

4、關於SEM掃描電鏡的幾個問題，求大神出現...

如果是即將開始學習儀器操作的管理人員，建議先系統學習理論知識，再找專業的儀器工程師培訓。如果是學生，要使用電鏡，從安全形度考慮，1、2、3幾項通常是值機人員完成的。我可以簡單的向你介紹一下：1、主要是電源，只要能正常開機，一般無問題；2、加高壓前一般要達到額定真空，否則氣體電離度大、損傷電子槍，但是電鏡軟體一般都已經設置好，不到工作真空，根本加不上去高壓，所以只要能夠加高壓，也無其他特別的問題；做完電鏡關閉高壓，等30秒以上，待燈絲冷卻後再放氣為宜，主要也是為了保護電子槍；3、樣品台有它的額定移動距離，包括平面方向和上下方向，平面方向移動到極限時會有報警提示，看到提示往回移動即可。高度方向也如此，但是要注意向上移動時，要緩慢，要防止堅硬的試樣撞擊上方的探測器和極靴，損壞設備；4，電子束與試樣作用，可激發出多種信號，如二次電子信號（用於形貌觀察），背散射電子信號（用於區分微區成分)、俄歇電子信號(用於表面元素分析）、特徵X射線（用於內部元素分析）、陰極熒光（用於發光材料研究），這些信號已經被有效的加以利用，這是一門獨立的學科，若需要詳細了解，你需要系統地學習一下。

5、FTIR和SEM是什麼?

FTIR是指紅外光譜儀器的第三代傅立葉變換紅外吸收光譜儀（FTIR)。SEM是1965年發明的較現代的細胞生物學研究工具掃描電子顯微鏡。

6、場發射掃描電鏡和環境掃描電鏡的區別。

掃描式電子顯微鏡，其系統設計由上而下，由電子槍 (Electron Gun) 發射電子束，經過一組磁透鏡聚焦 (Condenser Lens) 聚焦後，用遮蔽孔徑 (Condenser Aperture) 選擇電子束的尺寸(Beam Size)後，通過一組控制電子束的掃描線圈，再透過物鏡 (Objective Lens) 聚焦，打在樣品上，在樣品的上側裝有訊號接收器，用以擇取二次電子 (Secondary Electron) 或背向散射電子 (Backscattered Electron) 成像。
電子槍的必要特性是亮度要高、電子能量散布 (Energy Spread) 要小，目前常用的種類計有三種，鎢(W)燈絲、六硼化鑭(LaB6)燈絲、場發射 (Field Emission)，不同的燈絲在電子源大小、電流量、電流穩定度及電子源壽命等均有差異。
熱游離方式電子槍有鎢(W)燈絲及六硼化鑭(LaB6)燈絲兩種，它是利用高溫使電子具有足夠的能量去克服電子槍材料的功函數(work function)能障而逃離。對發射電流密度有重大影響的變數是溫度和功函數，但因操作電子槍時均希望能以最低的溫度來操作，以減少材料的揮發，所以在操作溫度不提高的狀況下，就需採用低功函數的材料來提高發射電流密度。
價錢最便宜使用最普遍的是鎢燈絲，以熱游離 (Thermionization) 式來發射電子，電子能量散布為 2 eV，鎢的功函數約為4.5eV，鎢燈絲系一直徑約100μm，彎曲成V形的細線，操作溫度約2700K，電流密度為1.75A/cm2，在使用中燈絲的直徑隨著鎢絲的蒸發變小，使用壽命約為40~80小時。
六硼化鑭(LaB6)燈絲的功函數為2.4eV，較鎢絲為低，因此同樣的電流密度，使用LaB6隻要在1500K即可達到，而且亮度更高，因此使用壽命便比鎢絲高出許多，電子能量散布為 1 eV，比鎢絲要好。但因LaB6在加熱時活性很強，所以必須在較好的真空環境下操作，因此儀器的購置費用較高。
場發射式電子槍則比鎢燈絲和六硼化鑭燈絲的亮度又分別高出 10 - 100 倍，同時電子能量散布僅為 0.2 - 0.3 eV，所以目前市售的高解析度掃描式電子顯微鏡都採用場發射式電子槍，其解析度可高達 1nm 以下。
目前常見的場發射電子槍有兩種:冷場發射式(cold field emission , FE)，熱場發射式(thermal field emission ,TF)
當在真空中的金屬表面受到108V/cm大小的電子加速電場時，會有可觀數量的電子發射出來，此過程叫做場發射，其原理是高電場使電子的電位障礙產生Schottky效應，亦即使能障寬度變窄，高度變低，因此電子可直接"穿隧"通過此狹窄能障並離開陰極。場發射電子系從很尖銳的陰極尖端所發射出來，因此可得極細而又具高電流密度的電子束，其亮度可達熱游離電子槍的數百倍，或甚至千倍。
場發射電子槍所選用的陰極材料必需是高強度材料，以能承受高電場所加諸在陰極尖端的高機械應力，鎢即因高強度而成為較佳的陰極材料。場發射槍通常以上下一組陽極來產生吸取電子、聚焦、及加速電子等功能。利用陽極的特殊外形所產生的靜電場，能對電子產生聚焦效果，所以不再需要韋氏罩或柵極。第一(上)陽極主要是改變場發射的拔出電壓(extraction voltage)，以控制針尖場發射的電流強度，而第二(下)陽極主要是決定加速電壓，以將電子加速至所需要的能量。
要從極細的鎢針尖場發射電子，金屬表面必需完全乾凈，無任何外來材料的原子或分子在其表面，即使只有一個外來原子落在表面亦會降低電子的場發射，所以場發射電子槍必需保持超高真空度，來防止鎢陰極表面累積原子。由於超高真空設備價格極為高昂，所以一般除非需要高解析度SEM，否則較少採用場發射電子槍。
冷場發射式最大的優點為電子束直徑最小，亮度最高，因此影像解析度最優。能量散布最小，故能改善在低電壓操作的效果。為避免針尖被外來氣體吸附，而降低場發射電流，並使發射電流不穩定，冷場發射式電子槍必需在10-10 torr的真空度下操作，雖然如此，還是需要定時短暫加熱針尖至2500K(此過程叫做flashing)，以去除所吸附的氣體原子。它的另一缺點是發射的總電
流最小。
熱場發式電子槍是在1800K溫度下操作，避免了大部份的氣體分子吸附在針尖表面，所以免除了針尖flashing的需要。熱式能維持較佳的發射電流穩定度，並能在較差的真空度下(10-9 torr)操作。雖然亮度與冷式相類似，但其電子能量散布卻比冷式大3~5倍，影像解析度較差，通常較不常使用。

7、冷熱場發射掃描電鏡的區別是什麼?

場發射分熱場和冷場，共性是解析度高。熱場的束流大些，適合進行分析，但維護成本相對較高，維護要求高。冷場做表面形貌觀測是適合的，相對而言維護成本低些，維護要求不算高。

冷場發射電子槍
優點：單色性好，解析度高
缺點：電子槍束流不穩定，束流小，不適合做能譜分析，每天要做一次Flash
熱場發射電子槍
優點：電子束穩定，束流大
缺點：與冷場相比除了單色性和解析度略差點外，其它找不出缺點。

熱場在總發射電流（Total emission current）、最大探針電流（Maximum probe current）、電子束雜訊（Beam noise）、發射電流漂移（Emission current drift）、工作真空（Operating vacuum）、陰極還原（Cathode regeneration）、對外部影響的敏感性（Sensitivity to external influence）等方面都具有一等的優勢。這些參數直接影響電鏡的性能。在陰極半徑（Cathode radius）、有效電子源半徑（Effective source radius）、發射電流密度（Emission current density）、標准亮度（Normalised brightness）等方面，冷場發射略勝一籌。這幾個參數總起來說就是冷場發射陰極的發射面積較小、能量集中，便於將電子束聚焦於一個很小的點，以提高解析度。但是在現代的電鏡技術條件下，熱場發射電鏡通過採取各種有效措施，也能夠將電子束匯聚於一個理想的點，達到冷場發射電鏡的解析度水平。
熱場發射電鏡主要的一個缺點是燈絲（陰極）壽命較短，給定壽命2000小時，實際可用3年左右。而冷場發射陰極壽命相對較長，且更換費用較低。

8、SEM、TEM、XRD、AES、STM、AFM的區別

SEM、TEM、XRD、AES、STM、AFM的區別主要是名稱不同、工作原理不同、作用不同、

一、名稱不同

1、SEM，英文全稱：Scanningelectronmicroscope，中文稱：掃描電子顯微鏡。

2、TEM，英文全稱：，中文稱：透射電子顯微鏡。

3、XRD，英文全稱：Diffractionofx－rays，中文稱：X射線衍射。

4、AES，英文全稱：AugerElectronSpectroscopy，中文稱：俄歇電子能譜。

5、STM，英文全稱：ScanningTunnelingMicroscope，中文稱：掃描隧道顯微鏡。

6、AFM，英文全稱：AtomicForceMicroscope，中文稱：原子力顯微鏡。

二、工作原理不同

1．掃描電子顯微鏡的原理是用高能電子束對樣品進行掃描，產生各種各樣的物理信息。通過接收、放大和顯示這些信息，可以觀察到試樣的表面形貌。

2．透射電子顯微鏡的整體工作原理如下：電子槍發出的電子束經過冷凝器在透鏡的光軸在真空通道，通過冷凝器，它將收斂到一個薄，明亮而均勻的光斑，輻照樣品室的樣品。通過樣品的電子束攜帶著樣品內部的結構信息。通過樣品緻密部分的電子數量較少，而通過稀疏部分的電子數量較多。

物鏡會聚焦點和一次放大後，電子束進入第二中間透鏡和第一、第二投影透鏡進行綜合放大成像。最後，將放大後的電子圖像投影到觀察室的熒光屏上。屏幕將電子圖像轉換成可視圖像供用戶觀察。

3、x射線衍射（XRD）的基本原理：當一束單色X射線入射晶體，因為水晶是由原子規則排列成一個細胞，規則的原子之間的距離和入射X射線波長具有相同的數量級，因此通過不同的原子散射X射線相互干涉，更影響一些特殊方向的X射線衍射，衍射線的位置和強度的空間分布，晶體結構密切相關。

4．入射的電子束和材料的作用可以激發原子內部的電子形成空穴。從填充孔到內殼層的轉變所釋放的能量可能以x射線的形式釋放出來，產生特徵性的x射線，也可能激發原子核外的另一個電子成為自由電子，即俄歇電子。

5．掃描隧道顯微鏡的工作原理非常簡單。一個小電荷被放在探頭上，電流從探頭流出，穿過材料，到達下表面。當探針通過單個原子時，通過探針的電流發生變化，這些變化被記錄下來。

電流在流經一個原子時漲落，從而非常詳細地描繪出它的輪廓。經過多次流動後，人們可以通過繪制電流的波動得到構成網格的單個原子的美麗圖畫。

6．原子力顯微鏡的工作原理：當原子間的距離減小到一定程度時，原子間作用力迅速增大。因此，樣品表面的高度可以直接由微探針的力轉換而來，從而獲得樣品表面形貌的信息。

三、不同的功能

1．掃描電子顯微鏡（SEM）是介於透射電子顯微鏡和光學顯微鏡之間的一種微觀形貌觀察方法，可以直接利用樣品表面材料的材料性質進行微觀成像。

掃描電子顯微鏡具有高倍放大功能，可連續調節20000～200000倍。它有一個大的景深，一個大的視野，一個立體的形象，它可以直接觀察到各種樣品在不均勻表面上的細微結構。

樣品制備很簡單。目前，所有的掃描電鏡設備都配備了x射線能譜儀，可以同時觀察微觀組織和形貌，分析微區成分。因此，它是當今非常有用的科學研究工具。

2．透射電子顯微鏡在材料科學和生物學中有著廣泛的應用。由於電子容易散射或被物體吸收，穿透率低，樣品的密度和厚度會影響最終成像質量。必須制備超薄的薄片，通常為50～100nm。

所以當你用透射電子顯微鏡觀察樣品時，你必須把它處理得很薄。常用的方法有：超薄切片法、冷凍超薄切片法、冷凍蝕刻法、冷凍斷裂法等。對於液體樣品，通常掛在預處理過的銅線上觀察。

3X射線衍射檢測的重要手段的人們意識到自然，探索自然，尤其是在凝聚態物理、材料科學、生活、醫療、化工、地質、礦物學、環境科學、考古學、歷史、和許多其他領域發揮了積極作用，不斷拓展新領域、新方法層出不窮。

特別是隨著同步輻射源和自由電子激光的興起，x射線衍射的研究方法還在不斷擴展，如超高速x射線衍射、軟x射線顯微術、x射線吸收結構、共振非彈性x射線衍射、同步x射線層析顯微術等。這些新的X射線衍射檢測技術必將為各個學科注入新的活力。

4，俄歇電子在固體也經歷了頻繁的非彈性散射，可以逃避只是表面的固體表面原子層的俄歇電子，電子的能量通常是10～500電子伏特，他們的平均自由程很短，約5～20，所以俄歇電子能譜學調查是固體表面。

俄歇電子能譜通常採用電子束作為輻射源，可以進行聚焦和掃描。因此，俄歇電子能譜可用於表面微觀分析，並可直接從屏幕上獲得俄歇元素圖像。它是現代固體表面研究的有力工具，廣泛應用於各種材料的分析，催化、吸附、腐蝕、磨損等方面的研究。

5．當STM工作時，探頭將足夠接近樣品，以產生具有高度和空間限制的電子束。因此，STM具有很高的空間解析度，可以用於成像工作中的科學觀測。

STM在加工的過程中進行了表面上可以實時成像進行了表面形態，用於查找各種結構性缺陷和表面損傷，表面沉積和蝕刻方法建立或切斷電線，如消除缺陷，達到修復的目的，也可以用STM圖像檢查結果是好還是壞。

6．原子力顯微鏡的出現無疑促進了納米技術的發展。掃描探針顯微鏡，以原子力顯微鏡為代表，是一系列的顯微鏡，使用一個小探針來掃描樣品的表面，以提供高倍放大。Afm掃描可以提供各類樣品的表面狀態信息。

與傳統顯微鏡相比，原子力顯微鏡觀察樣品的表面的優勢高倍鏡下在大氣條件下，並且可以用於幾乎所有樣品（與某些表面光潔度要求）並可以獲得樣品表面的三維形貌圖像沒有任何其他的樣品制備。

掃描後的三維形貌圖像可進行粗糙度計算、厚度、步長、方框圖或粒度分析。

9、請問SEM掃描電鏡中鎢燈絲與場發射的同與異，及各自的優點和缺點。謝謝，在線等。。。

相同：都是電子槍即發射電子的裝置，都有陰極和陽極, 陰極都是點源發射，陰極和陽極之間有直流高壓電場存在，高壓一般可調，用於控制電子的發射速度（能量），電子槍發射的電流強度很小，微安級別和納安級別，為防止氣體電離造成的大電流擊穿高壓電源，都需要高真空環境。電子槍陰極都屬於耗材系列。
差異和優劣:
1、點源直徑不同及優劣：
鎢燈絲電子槍陰極使用0.1mm直徑的鎢絲製成V形（發叉式鎢絲陰極），使用V形的尖端作為點發射源，曲率半徑大約為0.1mm；場發射電子槍陰極使用0.1mm直徑的鎢絲，經過腐蝕製成針狀的尖陰極，一般曲率半徑在100nm~1μm之間。由於製作工藝上的差異，造價不同，發叉式鎢絲陰極便宜，場發射陰極很貴。
2、發射機制不同和優劣
鎢燈絲屬於熱發射，在燈絲電極加直流電壓，鎢絲發熱，使用溫度一般在2600K~2800K之間，鎢絲有很高的電子發射效率，溫度越高電流密度越大，理想情況下的的電子槍亮度越高。由於材料的蒸發速度隨溫度升高而急劇上升，因此鎢燈絲的壽命比較短，一般在50~200小時之間，這個和設定的燈絲溫度有關。由於電子發射溫度高，發射的電子能量分散度大，一般2ev， 電子槍引起的色差會比較大。
場發射電子槍主要的發射機制不是靠加熱陰極，而是在尖陰極表面增加強電場，從而降低陰極材料的表面勢壘，並且可以使得表面勢壘寬度變窄到納米尺度，從而出現量子隧道效應，在常溫甚至在低溫下，大量低能電子通過隧道發射到真空中，由於陰極材料溫度低，一般材料不會損失，因此壽命很長，可使用上萬小時。
3、電子槍控制方式和電子源直徑不同和優劣性。
鎢燈絲是三極自給偏壓控制，具有偏壓負反饋電路，因此發射電流穩定度高；由於陰極發射點源面積大，因此電子源尺寸也比較大，50~100μm，發射可達幾十~150μA，但電子槍的亮度低，因此當電子束斑聚焦到幾個納米的時候，總的探針電流很小, 信噪比太低是限制圖像解析度的根本因素，當前最佳鎢燈絲掃描電鏡最佳解析度3.0nm.
場發射電子槍沒有偏壓負反饋電路，外界電源的穩定度是決定因素，發射電流穩定度相比要低一些；由於尖陰極發射電源面積很小100nm左右，沒有明顯的電子源，因此使用虛電子源作為電子光學系統設計的初始物而存在，電子虛源直徑一般在2~20nm，電子槍亮度相比鎢燈絲提高上千倍。當束斑尺寸縮小到1nm以下時依然具有足夠強的探針電流來獲得足夠的成像信號，因此解析度高，當前最佳的場發射掃描電鏡解析度實現了亞納米級別。
4、系統真空度不同及優劣
鎢燈絲掃描電鏡使用一般的高真空，兩級真空泵系統獲得0.001pa的真空度即可滿足，因此造價低。
場發射掃描電鏡使用超高真空，需要三級真空泵必須獲得0.0000001Pa以上的真空度才可以穩定工作。原因在於電子槍尖陰極不耐較低的真空中被電離的離子轟擊，否則槍尖很容易被掃平而失效，這時候的性能還不如鎢燈絲，其次電子槍陰極尖端在較低的真空下，吸附的氣體分子會急劇加大陰極材料的表面勢壘，造成電子槍發射不穩，亮度降低，所以必須使用超高真空一般是10的-8次方。 超高真空系統的造價明顯比鎢燈絲高很多。超高真空的潔凈度要好於鎢燈絲的一般高真空，因此很長時間，也就是在燈絲壽命內，系統可以免清洗和維護。鎢燈絲掃描電鏡相對維護周期要短一些。

5、鎢燈絲和場發射是具有明顯檔次差異的，這也從價格上明確反映。鎢燈絲掃描電鏡十幾萬，場發射幾十萬，都是美元。國內目前只能製造最低檔次的鎢燈絲掃描電鏡。

以上定性表達，具體數據還望查閱有關資料

10、掃描電鏡sem的主要原理是什麼？測試過程需要重點注意哪些操作

電鏡的原理是：電子槍發出電子束打到樣品表面，激發出二次電子、背散射電子、X-ray等特徵信號，經收集轉化為數字信號，得到相應的形貌或成分信息。
測試注意事項：
1、新人找別人幫忙測試時，
明確自己的測試內容，如何樣品前處理，測試時間，然後跟測試相關人員聯系確定能否滿足你的測試需求
2、新人自己操作測試時，
明確自己的測試內容，如何樣品前處理，測試時間，
測試時注意樣品乾燥潔凈，操作時樣品和樣品台避免撞到探頭