sem掃描電子顯微鏡分析要點

1、掃描電鏡與透射電鏡的區別？

1、結構差異:

主要體現在樣品在電子束光路中的位置不同。透射電鏡的樣品在電子束中間，電子源在樣品上方發射電子，經過聚光鏡，然後穿透樣品後，有後續的電磁透鏡繼續放大電子光束，最後投影在熒光屏幕上;掃描電鏡的樣品在電子束末端，電子源在樣品上方發射的電子束，經過幾級電磁透鏡縮小，到達樣品。當然後續的信號探側處理系統的結構也會不同，但從基本物理原理上講沒什麼實質性差別。

2、基本工作原理:

透射電鏡：電子束在穿過樣品時，會和樣品中的原子發生散射，樣品上某一點同時穿過的電子方向是不同，這樣品上的這一點在物鏡1-2倍焦距之間，這些電子通過過物鏡放大後重新匯聚，形成該點一個放大的實像，這個和凸透鏡成像原理相同。這里邊有個反差形成機制理論比較深就不講，但可以這么想像，如果樣品內部是絕對均勻的物質，沒有晶界，沒有原子晶格結構，那麼放大的圖像也不會有任何反差，事實上這種物質不存在，所以才會有這種儀器存在的理由。

掃描電鏡：電子束到達樣品，激發樣品中的二次電子，二次電子被探測器接收，通過信號處理並調制顯示器上一個像素發光，由於電子束斑直徑是納米級別，而顯示器的像素是100微米以上，這個100微米以上像素所發出的光，就代表樣品上被電子束激發的區域所發出的光。實現樣品上這個物點的放大。如果讓電子束在樣品的一定區域做光柵掃描，並且從幾何排列上一一對應調制顯示器的像素的亮度，便實現這個樣品區域的放大成像。

3、對樣品要求

(1)掃描電鏡

SEM制樣對樣品的厚度沒有特殊要求，可以採用切、磨、拋光或解理等方法將特定剖面呈現出來，從而轉化為可以觀察的表面。這樣的表面如果直接觀察，看到的只有表面加工損傷，一般要利用不同的化學溶液進行擇優腐蝕，才能產生有利於觀察的襯度。不過腐蝕會使樣品失去原結構的部分真實情況，同時引入部分人為的干擾，對樣品中厚度極小的薄層來說，造成的誤差更大。

(2)透射電鏡

由於TEM得到的顯微圖像的質量強烈依賴於樣品的厚度，因此樣品觀測部位要非常的薄，例如存儲器器件的TEM樣品一般只能有10～100nm的厚度，這給TEM制樣帶來很大的難度。初學者在制樣過程中用手工或者機械控制磨製的成品率不高，一旦過度削磨則使該樣品報廢。TEM制樣的另一個問題是觀測點的定位，一般的制樣只能獲得10mm量級的薄的觀測范圍，這在需要精確定位分析的時候，目標往往落在觀測范圍之外。目前比較理想的解決方法是通過聚焦離子束刻蝕(FIB)來進行精細加工。

(1)sem掃描電子顯微鏡分析要點擴展資料：

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。

2、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

3、利用掃描電鏡分析時二次電子與被散射的區別。

1、解析度不同

二次電子的解析度高，因而可以得到層次清晰，細節清楚的圖像，被散射電子是在一個較大的作用體積內被入射電子激發出來的，成像單元較大，因而解析度較二次電子像低。

2、運動軌跡不同

（1）被散射電子以直線逸出，因而樣品背部的電子無法被檢測到，成一片陰影，襯度較大，無法分析細節，但可以用來顯示原子序數襯度，進行定性成分分析 。二次電子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。

（2）利用二次電子作形貌分析時，可以利用在檢測器收集光柵上加上正電壓來吸收較低能量的二次電子，使樣品背部及凹坑等處逸出的電子以弧線狀運動軌跡被吸收，因而使圖像層次增加，細節清晰。

3、能量不同

（1）二次電子是指當入射電子和樣品中原子的價電子發生非彈性散射作用時會損失其部分能量(約 30～50 電子伏特)，這部分能量激發核外電子脫離原子，能量大於材料逸出功的價電子可從樣品表面逸出，變成真空中的自由電子。

（2）被散射電子是指被固體樣品原子反射回來的一部分入射電子。既包括與樣品中原子核作用而形成的彈性背散射電子，又包括與樣品中核外電子作用而形成的非彈性散射電子，所以被散射電子能量較高。

(3)sem掃描電子顯微鏡分析要點擴展資料：

應用范圍

⑴生物：種子、花粉、細菌等

⑵醫學：血球、病毒等

⑶動物：大腸、絨毛、細胞、纖維等

⑷材料：陶瓷、高分子、粉末、金屬、金屬夾雜物、環氧樹脂等

⑸化學、物理、地質、冶金、礦物、污泥（桿菌） 、機械、電機及導電性樣品，如半導體(IC、線寬量測、斷面、結構觀察……）電子材料等。

4、掃面電子顯微鏡sem分析主要做什麼 知乎

可以用來觀察精密物品表面形貌，可以分析元器件原子成分 比例。
比如可以做元器件失效分析

5、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。

6、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

7、掃描電子顯微鏡(SEM)拍攝的格式是什麼

有TIF和JPG
TIF圖片通常2-3M大小，JPG格式通常幾百K，但是TIF帶有datebar，即放大倍數，掃描模式等信息，一般保存TIF格式

8、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。

(8)sem掃描電子顯微鏡分析要點擴展資料：

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。