SEM显微镜发展趋势

SEM显微镜发展趋势

扫描式电子显微镜（SEM）的原理为：从电子枪中的阴极产生电子，经栅极调制，由阳极加速，形成电子束。电子束通过聚光镜和物镜会聚，获得纳米尺度的电子探针.电子探针在扫描偏转作用下轰击样品室中的样品，并在样品上逐帧扫描。电子束与样品相互作用产生各种信号，如:背散射电子、二次电子、X射线、阴极荧光等，信号被不同探测器接收放大，并用于调制成像显示器同步扫描点的亮度，形成衬度图像，图像衬度所代表的含义是由所收集信号的性质及产额决定的^[1]。

中国第一台扫描电子显微镜——DX-3型扫描电镜
国内扫描电子显微镜(SEM)发展过程如下：1975-1983年——自行设计研制期；1983-1987年——技术引进消化期；1987-2000年——自主研发集中期；2000年至今——自主研发放缓区。与美国，德国，日本位于世界先进水平的SEM相比，我国起步较晚，在20世纪70年代即已开始研发工作，然而韩国比本国起步晚，经历了10多年的研发，目前韩国已经拥有了具有自主知识产权的SEM技术，而且将初级的钨灯丝SEM做到了世界较先进水平^[2]。

扫描电子显微镜（SEM）具有操作简单，结果准确，且有比较完善的数据处理功能。我国经济稳步发展，纺织、化工、生物、医学、教育等领域快速发展，扫描电镜作为重要的研究手段，市场需求也呈现稳步增长的态势，但由于其价格昂贵，整体需求量较小，并不能做到其他科学仪器如：质谱仪，红外光谱仪等得到普遍重视和应用。

国内目前自主研发存在一些困难，由于人才匮乏，资金昂贵，关注度低等问题造成了SEM的研发进度较为缓慢，但我国对于SEM的研究从未中断，透镜内探测器制作工程较差，高质量电子光学系统，低电压分辨率是阻碍我国SEM发展的主要问题。

随着扫描电子显微镜（SEM）的应用范围不断覆盖材料科学、基础科研、工业生产等各个领域，其市场需求随着下游产业的稳步发展呈现稳步增长的趋势。。

扫描电子显微镜属于尖端分析仪器，SEM已经成为一项非常重要的检测技术之一，是重要的研究手段目前，扫描电子显微镜的最主要组合分析功能有：X射线显微分析系统，主要用于元素的定性和定量分析，并可分析样品微区的化学成分等信息；电子背散射系统，主要用于晶体和矿物的研究。大部分依赖于进口,近些年来，随着我国对科研方面的重视，加强对科研人才的教育，加大科研经费的投入，技术水平也在不断提升SEM3000,SEM3100等优秀的国产SEM，努力追赶国际先进水平。

随着现代技术的发展，其他一些扫描电子显微镜组合分析功能也相继出现，例如：显微热台和冷台系统，主要用于观察和分析在加热和冷冻过程中微观结构上的变化；拉伸系统，主要用于观察和分析材料在受力过程中所发生的微观结构变化。扫描电子显微镜与其他设备组合而具有的新型分析功能为新材料、新工艺的探索和研究起到了重要作用。因为技术壁垒较高，使得中国与国际先进水平仍存在差距，随着我国对着科研的重视，市场竞争力逐渐增强，未来有望实现国产替代。

[1] 陈莉,徐军,陈晶.扫描电子显微镜显微分析技术在地球科学中的应用[J].中国科学:地球科学,2015,45(09):1347-1358.

[2] 李志荣,郑佳,赵蕴华等.中韩扫描电子显微镜发展情况比较研究[J].全球科技经济瞭望,2013,28(11):64-68.