原子力顯微鏡與sem區別

1、原子力顯微鏡和掃描電鏡的異同點

原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope ，AFM），一種可用來研究包括絕緣體在內的固體材料表面結構的分析儀器。它通過檢測待測樣品表面和一個微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質的表面結構及性質。將一對微弱力極端敏感的微懸臂一端固定，另一端的微小針尖接近樣品，這時它將與其相互作用，作用力將使得微懸臂發生形變或運動狀態發生變化。掃描樣品時，利用感測器檢測這些變化，就可獲得作用力分布信息，從而以納米級解析度獲得表面形貌結構信息及表面粗糙度信息。
掃描電子顯微鏡（SEM）是1965年發明的較現代的細胞生物學研究工具，主要是利用二次電子信號成像來觀察樣品的表面形態，即用極狹窄的電子束去掃描樣品，通過電子束與樣品的相互作用產生各種效應，其中主要是樣品的二次電子發射。二次電子能夠產生樣品表面放大的形貌像，這個像是在樣品被掃描時按時序建立起來的，即使用逐點成像的方法獲得放大像。

2、掃描電鏡與原子力顯微鏡

當解析度在納米和原子范圍時，掃描電鏡（SEM）和原子力電鏡（AFM）是我們今天可以獲得的最有效的兩種顯微技術，各有優劣。它們最根本的區別在於它們操作的環境不同。SEM需要在真空環境中進行，而AFM是在空氣中或液體環境中操作。因此如果是要測定液體中細微顆粒的形態，AFM更為適合一些。通常AFM掃描含水的試樣是把它和掃描探針放在液體中進行的，因為AFM不是以導電性為基礎，所以圖像和掃描模件在液體中都不會受干擾。

3、請教薄膜樣品做XRD、SEM和原子力顯微鏡測試的先後順序？

XRD、SEM和AFM測試沒有固定的先後順序。
1 XRD（X-ray diffraction）是用來獲得材料的成分、材料內部原子或分子的結構。
2 SEM（掃描電子顯微鏡）是一種微觀性貌觀察手段，可直接利用樣品表面材料的物質性能進行微觀成像。
3 AFM （原子力顯微鏡）是一種表面觀測儀器，與掃描隧道顯微鏡相比，能觀測非導電樣品。
XRD通常薄膜厚度不夠的話，需要剝離研磨製成粉末樣品。SEM和AFM根據樣品的特性選擇一個測試就可以。測試時通常是選擇同批次，同條件的幾個樣品分別去測形貌和組分。按照預約測試時間來安排測試順序。

4、TEM和SEM的工作原理差別?

1、掃描電子顯微鏡 SEM(scanning electron microscope)

（1）、掃描電子顯微鏡工作原理：
是1965年發明的較現代的細胞生物學研究工具，主要是利用二次電子信號成像來觀察樣品的表面形態，即用極狹窄的電子束去掃描樣品，通過電子束與樣品的相互作用產生各種效應，其中主要是樣品的二次電子發射。二次電子能夠產生樣品表面放大的形貌像，這個像是在樣品被掃描時按時序建立起來的，即使用逐點成像的方法獲得放大像。
（2）掃描電子顯微鏡的製造是依據電子與物質的相互作用。當一束高能的人射電子轟擊物質表面時，被激發的區域將產生二次電子、俄歇電子、特徵x射線和連續譜X射線、背散射電子、透射電子，以及在可見、紫外、紅外光區域產生的電磁輻射。同時，也可產生電子-空穴對、晶格振動 (聲子)、電子振盪 (等離子體)。原則上講，利用電子和物質的相互作用，可以獲取被測樣品本身的各種物理、化學性質的信息，如形貌、組成、晶體結構、電子結構和內部電場或磁場等等。掃描電子顯微鏡正是根據上述不同信息產生的機理，採用不同的信息檢測器，使選擇檢測得以實現。如對二次電子、背散射電子的採集，可得到有關物質微觀形貌的信息;對x射線的採集，可得到物質化學成分的信息。正因如此，根據不同需求，可製造出功能配置不同的掃描電子顯微鏡。

2、透射電鏡TEM (transmission electron microscope)

（1）透射電鏡工作原理：
是以電子束透過樣品經過聚焦與放大後所產生的物像， 投射到熒光屏上或照相底片上進行觀察。
（2）透射電鏡的解析度為0.1～0.2nm，放大倍數為幾萬～幾十萬倍。由於電子易散射或被物體吸收，故穿透力低，必須制備更薄的超薄切片（通常為50～100nm）。其制備過程與石蠟切片相似，但要求極嚴格。要在機體死亡後的數分鍾釣取材，組織塊要小(1立方毫米以內），常用戊二醛和餓酸進行雙重固定樹脂包埋,用特製的超薄切片機（ultramicrotome）切成超薄切片，再經醋酸鈾和檸檬酸鉛等進行電子染色。電子束投射到樣品時，可隨組織構成成分的密度不同而發生相應的電子發射，如電子束投射到質量大的結構時，電子被散射的多，因此投射到熒光屏上的電子少而呈暗像，電子照片上則呈黑色。稱電子密度高（electron dense）。反之，則稱為電子密度低（electron lucent）。

5、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。

6、電子顯微鏡，原子力顯微鏡，掃描隧道顯微鏡....的區別

電子顯微鏡，原子力顯微鏡，掃描隧道顯微鏡.的區別：
一．掃描電鏡的特點 和光學顯微鏡及透射電鏡相比，掃描電鏡具有以下特點：
(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。
二·原子力顯微鏡
原子力顯微鏡（Atomic Force Microscope ，AFM），一種可用來研究包括絕緣體在內的固體材料表面結構的分析儀器。它通過檢測待測樣品表面和一個微型力敏感元件之間的極微弱的原子間相互作用力來研究物質的表面結構及性質。將一對微弱力極端敏感的微懸臂一端固定，另一端的微小針尖接近樣品，這時它將與其相互作用，作用力將使得微懸臂發生形變或運動狀態發生變化。掃描樣品時，利用感測器檢測這些變化，就可獲得作用力分布信息，從而以納米級解析度獲得表面形貌結構信息及表面粗糙度信息。
相對於掃描電子顯微鏡，原子力顯微鏡具有許多優點。不同於電子顯微鏡只能提供二維圖像，AFM提供真正的三維表面圖。同時，AFM不需要對樣品的任何特殊處理，如鍍銅或碳，這種處理對樣品會造成不可逆轉的傷害。第三，電子顯微鏡需要運行在高真空條件下，原子力顯微鏡在常壓下甚至在液體環境下都可以良好工作。這樣可以用來研究生物宏觀分子，甚至活的生物組織。原子力顯微鏡與掃描隧道顯微鏡（Scanning Tunneling Microscope）相比，由於能觀測非導電樣品，因此具有更為廣泛的適用性。當前在科學研究和工業界廣泛使用的掃描力顯微鏡，其基礎就是原子力顯微鏡。
三·掃描隧道顯微鏡
① 高解析度 掃描隧道顯微鏡具有原子級的空間解析度，其橫向空間解析度為 l，縱向解析度達0.1，
② 掃描隧道顯微鏡可直接探測樣品的表面結構，可繪出立體三維結構圖像。
③ 掃描隧道顯微鏡可在真空、常壓、空氣、甚至溶液中探測物質的結構。由於沒有高能電子束，對表面沒有破壞作用(如輻射， 熱損傷等)所以能對生理狀態下生物大分子和活細胞膜表面的結構進行研究，樣品不會受到損傷而保持完好。
④ 掃描隧道顯微鏡的掃描速度快，獲取數據的時間短，成像也快，有可能開展生命過程的動力學研究。
⑤ 不需任何透鏡， 體積小，有人稱之為"口袋顯微鏡"(pocket microscope)。

7、TEM和SEM有什麼區別？

透射電鏡（TEM）的放大倍數要比掃描電鏡（SEM）的高,當然兩則的成像原理也是不同的，如果需要觀察納米顆粒在聚合物中的分散情況，你就必須要用TEM來觀察了，SEM通常看材料的缺口斷面，當然還有許多其他應用。SEM是電子束激發出表面次級電子,而TEM是穿透試樣,而電子束穿透能力很弱,所以TEM樣品要求很薄,只有幾十nm, TEM一般放大能達幾百w倍,而SEM只有幾萬倍.掃描電鏡通常用在一些斷口觀察分析,外加一個能譜儀,可以進行能譜掃描.其放大倍數相對較低,操作方便,樣品製作簡單,對於高聚物,須進行噴金處理 TEM則可以觀看樣品的內部結構,粒子的分散等.其放大倍數高於SEM,但也不是絕對,現在有些掃描電鏡的放大倍數也可以很高.其操作較復雜,樣品製作也較為煩瑣