sem電子槍分類

1、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。

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