电镜应用指南-基本概念

UNM

2014/09/29

私聊

扫描电镜（SEM/EDS）

1．人眼分辨率

平时看报或看书，眼睛通常距离报纸250mm，这时人眼的分辨能力可区分两个最近的物点为0.2mm，这就是人眼分辨率限度，视力通过校正后也应该如此。如果想要观察再小的物体，必须借助光学仪器。

2．光学放大镜

这是日常生活中最常用的、最简单的光学仪器。如果光镜放大倍率为10 x，放到物体前面，人眼可以分辨0.02mm间距的两个点，人眼分辨率提高10x。如果还要观察更小的物体，就要使用显微镜。

3．光学显微镜

利用物镜和目镜组合，放在物体前面，如果放大倍率达到1000x，人眼分率率改善到200 nm。以此类推，是否显微镜的放大倍率越高，对人眼看的就越精细？实际并非如此，当放大倍率高到一定程度时，看到的不是两个分离的点，而是两个相互重叠的弥散园。仪器分辨率的提高受到照明光源波长λ的限制，其显微镜的分辨率范围Δr₀≈λ/2。当利用波长λ=390nm～760nm的可见光照明物体成像，分辨率Δr₀≈λ/2，这是光学显微镜的分辨率限度。为了进一步提高分辨率，可以使用波长更短的电子束照明物体成像。

4．电子显微镜

在真空中高速飞行的电子束与可见光有相似特性：直线传播，可以利用电磁透镜聚焦成像，其波长约为可见光的十万分之一。利用电子束作为照明源，分辨率显著改善，下表为目前电镜分辨率和放大倍率的比较。

第一台商用扫描电镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）于1965年由英国剑桥科学仪器公司推出，近年与德国卡尔－蔡司（Carl Zeiss）公司合作，积累扫描电镜领域40多年的经验，生产和提供分别为材料和生物使用的Zeiss EVO MA和LS系列扫描电镜。

二．扫描电镜特点

1．分辨率高

二次电子像： 3.0nm（30kV，钨灯丝）

背散射电子像：4.5nm（30kV，钨灯丝）

2．放大倍率宽

5x－1000kx

放大倍率连续可变，利用低倍率观察样品全貌，高倍率检测微区细节。

3．图像景深好

扫描电镜提供的图像在样品深度方向上的细节也清楚，即一幅两维图像提

供三维信息，这是其他显微镜做不到的。

4．样品制备简单

导电样品可以直接观察，不导电样品只需镀导电膜层或利用低真空观察。

5．提供多种信息

除提供图像外，可以配置能谱议或波谱仪（EDS，WDS），提供样品化学成分；配备电子背散射衍射（EBSD）装置，提供样品晶体学信息。安装样品拉伸台，做动态观察。安装样品冷冻台，进行原生态研究。这类电镜通常称为分析型扫描电镜。