手機(jī)版
化工儀器網(wǎng)手機(jī)版
化工儀器網(wǎng)小程序
官方微信
公眾號(hào)：chem17
掃碼關(guān)注視頻號(hào)
掃描電鏡（SEM）成像原理全解析：電子束與樣品如何“對(duì)話”？
掃描電鏡（SEM）的成像核心在于電子束與樣品的動(dòng)態(tài)“對(duì)話”,，這一過程通過電子-物質(zhì)相互作用實(shí)現(xiàn),，最終將微觀形貌轉(zhuǎn)化為可視化圖像。
電子束的生成與聚焦
電子槍是電子束的源頭,，其類型直接影響成像質(zhì)量,。熱發(fā)射電子槍通過加熱鎢絲產(chǎn)生電子，而場(chǎng)發(fā)射電子槍利用強(qiáng)電場(chǎng)直接從金屬抽取電子，可形成直徑僅0.4-2納米的超細(xì)束斑,，使分辨率接近原子尺度,。電子束經(jīng)兩級(jí)電磁透鏡聚焦后，在樣品表面形成納米級(jí)掃描點(diǎn),，加速電壓（0.1-30kV）則決定電子能量,，高電壓可穿透更厚樣品，低電壓則增強(qiáng)表面敏感度,。
電子與樣品的“對(duì)話”機(jī)制
當(dāng)電子束轟擊樣品表面時(shí),，發(fā)生兩類關(guān)鍵相互作用：
彈性散射：電子與原子核碰撞后改變方向但能量損失極小，產(chǎn)生背散射電子（BSE）,。其產(chǎn)額與原子序數(shù)正相關(guān),，因此BSE圖像可反映樣品成分分布，如金屬顆粒在聚合物基體中的分散狀態(tài),。
非彈性散射：電子與原子外層電子碰撞導(dǎo)致能量損失,，激發(fā)出二次電子（SE）和特征X射線。SE能量極低（1-15eV）,，僅來(lái)自樣品表層5-10納米,，是表面形貌成像的核心信號(hào)；特征X射線則攜帶元素特征信息,，通過能譜儀（EDS）可實(shí)現(xiàn)微區(qū)成分定量分析,。
信號(hào)收集與圖像重建
樣品上方配置的探測(cè)器陣列實(shí)時(shí)捕獲散射信號(hào)。SE探測(cè)器通常位于樣品側(cè)上方,，以大化收集效率,；BSE探測(cè)器則安裝在更高角度，強(qiáng)化成分對(duì)比,。計(jì)算機(jī)同步控制電子束掃描軌跡與信號(hào)采集,，將每個(gè)掃描點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為灰度值，最終拼接成高分辨率圖像,。例如,，在觀察鋰電池電極材料時(shí)，SEM可同時(shí)呈現(xiàn)活性顆粒的裂紋形貌（SE圖像）與導(dǎo)電劑分布（BSE圖像）,，為失效分析提供雙重維度數(shù)據(jù),。
真空環(huán)境的必要性
樣品室需維持高真空（10?³-10??Pa），避免電子束與氣體分子碰撞導(dǎo)致信號(hào)衰減,。對(duì)于含水生物樣品或非導(dǎo)電材料,，需采用環(huán)境掃描電鏡（ESEM）或鍍膜處理（如噴金、噴碳）,，以平衡信號(hào)質(zhì)量與樣品完整性,。
動(dòng)態(tài)成像與多模態(tài)拓展
現(xiàn)代SEM已突破靜態(tài)成像局限,。通過原位加熱/冷卻臺(tái)，可實(shí)時(shí)觀察材料相變過程,；結(jié)合電子背散射衍射（EBSD）,，可同步獲取晶體取向信息；與拉曼光譜聯(lián)用,，則能實(shí)現(xiàn)形貌-成分-結(jié)構(gòu)的三維表征,。這些技術(shù)融合使SEM成為材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的“微觀之眼”,。
相關(guān)產(chǎn)品
免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品,，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載,、摘編或利用其它方式使用上述作品,。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用,，并注明“來(lái)源：化工儀器網(wǎng)”,。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任,。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來(lái)源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息,，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé),，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體,、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí),，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來(lái)源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任,。
- 如涉及作品內(nèi)容,、版權(quán)等問題，請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利,。
采購(gòu)中心