钨灯丝扫描显微镜

如果你正在调研扫描电镜（SEM），你可能已经知道，灯丝是电镜中最重要的部分之一。在这篇博客，我们将仔细讨论钨灯丝和CeB6灯丝。

通常，台式扫描电镜（SEM）利用热电子源，在加热扫描电镜灯丝时发射电子。虽然工作原理是相同的，但不同的热电子源会表现出不同的性能。由于CeB6灯丝具有较高的亮度和较长的使用寿命，所以飞纳台式扫描电镜选择CeB6灯丝作为电子源。起到关键作用的参数之一是发射电流的稳定性。CeB6灯丝在稳定性方面的表现如何？如何使飞纳台式扫描电镜最大限度地发挥CeB6灯丝的潜力？这篇博客会帮助了解这些疑问。

随着经济的发展和人们生活水平的提高，纤维制品已经成为我们生产和生活 的必需品，为了满足人们对纤维制品的高要求，各种纤维制品推陈出新，质 地复杂多变，与此同时也给纤维的检验工作带来新的挑战。纤维制品的检测方法 有多种，扫描电镜凭借其出色的特点在纤维微观形态分析方面发挥重要的作用， 特别是扫描电镜-能谱仪的应用，更加适用于纤维的检验，被普遍应用于各个行业。

扫描电子显微镜成像的基本原理是通过灯丝枪产生一定量的游离电子，经高压加速获取更大的动能，与样品表面碰撞，产生二次电子和背散射电子信号，经由相关探测器接收，转化成我们直观看到的图像。那么一个样品最终的成像效果好或者不好的判断依据有哪些呢？直观的感觉是这张照片好不好看，清不清晰。归根结底就两个特点来决定：1、照片清晰程度，这一点由分辨率决定；2、照片的细节呈现，这一点由加速电压和电子束质量决定。在一定程度上，提高加速电压，是有助于分辨率提升的，但带来的明显副作用就是电子穿透效应，使得样品形貌变得透明化，表面细节虚化，无法判断，这便成了一个矛盾的选择。所以，只考虑提升加速电压来提高照片清晰度，并不是上上策。

说起台式扫描电镜的灯丝，只分两种，六硼化铈（CeB6）灯丝和钨灯丝。这两种灯丝在本质上差别很大，单根六硼化铈（CeB6）灯丝的寿命为 1500 小时，单根钨灯丝的平均寿命为 40-80 小时；在亮度方面，六硼化铈（CeB6）灯丝是钨灯丝的 10 倍，灯丝的亮度可以显著提高电镜的分辨率。如下图所示：

上期中我们着重介绍了 Axia 拍摄纤维样品时，在样品喷金的条件下，所获 得的高质量图片，以及能谱相关成分信息。 通常，对于纤维、纸张这样导电性差的样品，在电镜高能电子束连续扫描过 程中，样品表面会逐渐累积负电荷，严重时产生荷电效应，造成图像晃动、亮度 突变的问题。解决这一问题通常的方法是在样品表面镀一层金膜或者碳膜以提高 样品的导电性。然而，这一过程费时费力，对于样品的微观形貌细节也会造成影 响，尤其是对于珍贵样品或者还需要进行能谱分析等原位观察的样品，镀膜会对 样品造成不可逆转的破坏。

使用扫描电子显微镜，可观察不同植物孢子的表面结构特征。而使用高亮度肖特基晶体为电子源的场发射扫描电子显微镜，在高分辨率和低图像噪声方面的突出特点使之特别适合应用于植物孢子的细节观察与研究。本文中，采用TESCAN公司高分辨肖特基灯丝的MIRA3型场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）对四种金鱼藻的孢子形貌进行了观察表征。

详细介绍 CeB6 灯丝，以及 CeB6灯丝与钨灯丝的差异。六硼化铈灯丝类似于透射电镜中常用的六硼化镧灯丝，其亮度为钨灯丝的10倍，电子源尺寸更小，单色性更强，有利于在样品上形成更小更亮的电子束斑，得到的电镜图片分辨率更高，信噪比更强。

显微镜法清洁度测试与扫描式清洁度是颗粒物清洁度测试两种主要的测试方法，关于两种测试手段的争论目前还在继续，本文主要简单介绍显微镜法清洁度测试与扫描式清洁度测试对比

扫描电子显微镜是观察物质微观表面形貌的主要工具，它主要由真空系统、电子光学系统、图像系统和控制系统组成。现代扫描电子显微镜图像显示系统和控制系统都已经实现PC控制下的数字化，同时增加了图像处理功能，能够容易的与通用软件相结合，方便编辑报告、论文和信息传送。对于早期模拟图像系统和专用计算机控制的数字图像系统的扫描电子显微镜可以通过外接计算机图像采集系统实现模拟图像数字化，或图像系统数字化。什么是模拟图像数字化？就是将获取的图像模拟信号经过模数转换器（ADC）变成数据输入到计算机中存储、显示和处理。根据这种原理制成的图像系统，就是我们常说的被动式图像系统。其优点：采集卡电路简单，价格便宜。缺点：安装、调试困难，因为它需要和扫描电子显微镜的扫描系统同步，所以要改变原扫描电子显微镜内部电路，稍不小心就会造成事故，给扫描电子显微镜带来硬伤。另外，由于不能和扫描电子显微镜扫描真正同步，采集到的图像变形，最为明显的是圆变为椭圆，同时不能实时处理，只有将采集到的图像存储以后进行处理，才可以输出。什么是图像系统数字化？用数字扫描系统替代模拟扫描系统，由此获取的图像信号数据，完全对应电子束扫描点上的样品信息，图像显示分辨率对应电子束在样品上扫描过的行和列的点数，图像扫描和图像显示全数字化。需要说明的是现代数字扫描电子显微镜自定义分辨率值为：1024×1024，这是一个最佳值（从采集速度和分辨率两方面考虑），这和被动式图像系统所谓的图像分辨率不是一个概念。我们称这样的系统为主动式图像系统，国外升级扫描电子显微镜也是采用此种方法。其优点：图像质量高，速度快，不会产生图像变形等问题，安装简单，因为所有扫描电子显微镜都预留有外部图像控制接口，当外部控制信号到来时，内部扫描部分自动被旁路，显示部分被消隐，不需要改变任何内部电路结构。缺点：采集卡电路复杂，成本高。 综述，以上介绍了两种扫描电子显微镜改造图像系统的方法，最主要的区别在于是“被动式图像系统”还是“主动式图像系统”上，其中主动式图像系统是近年来国际上普遍使用的，因为被动式图像系统是一种早期图像数字化过渡产品，所谓的图像分辨率实质上是模拟信号取样点数，并非数字图像分辨率，像质较差，而主动式图像系统标称的分辨率才真正是数字图像分辨率，可以有效提高图像质量。

环境扫描电子显微镜(ESEM)中所指的环境并非真正意义上的大气环境(760Torr)，与传统扫描电子显微镜(SEM)样品室高真空库相比，ESEM 样品室的真空度可以很低(约达 20 Torr)。ESEM 是在传统的SEM 样品室中多一个 GSED 探头，因此，它在传统的 SEM 基础上增添了新的功能。其主要的特点是，可以观察合适量水分的样品和非导体材料样品，比如植物的叶片、动物中的昆虫、作物的籽粒、含结晶水的固体材料等。

LiteScope™ 是一种独特的扫描探针显微镜（SPM）。 它设计用于轻松集成到各种扫描电子显微镜（SEM）中。 组合互补的SPM和SEM技术使其能够利用两者的优势。使用LiteScope™ 及其可更换探针系列，可以轻松进行复杂的样品分析，包括表面形貌，机械性能，电性能，化学成分，磁性能等的表征。

用户可以使用微球显微镜（超高分辨率显微镜）通过光学方式检查样品，获得由裂缝或灯丝桥引起的纳米级故障。用户还可以检查样品是否符合预期尺寸、形状以及它们的图形/布局，并保留光学显微镜的所有优势——快速、样品无损、全真彩色。

改性纤维是指借化学或物理的方法使常规化学纤维品种的某些性能(如吸湿性、染色性、抗 静电性、阻燃性等)加以改进而派生的一系列新纤维的总称，如改性黏胶纤维、改性聚酯纤 维、改性聚丙烯腈纤维、改性聚乙烯醇纤维等。飞纳台式扫描电镜采用 CeB6 灯丝，具有低色差，高亮度，长寿命的特点，在分析改性纤维 材料方面具有独特的优势。

Phenom Pro （飞纳台式扫描电镜 专业版）是Phenom（飞纳）产品中最顶尖的型号，在继承了Phenom（飞纳）第一代（G1）产品操作方便、30秒快速成优质图像、售后无忧等优点的同时，电镜分辨率和图像质量显著提高。 采用了寿命高达1500小时的新一代CeB6灯丝和分辨率更高，功能更全的光学显微镜，提高后的光学显微镜有聚焦功能，放大倍数在20-120倍之间，具备明场和暗场两种模式。

扫描热显微镜是一种原子力成像模式，绘制样品表面热传导性的变化。与原子力其他测量材料特性模式（LFM，MFM，EFM）相似，扫描热数据能与形貌像数据同时获得。扫描热模式需要使用特殊的纳米制作的测温探针。

布鲁克独有的PeakForce SECM™ 模块是全球首创的完备商用解决方案，在基于原子力显微镜的扫描电化学显微镜上实现了小于100纳米的空间分辨率。

本文针对只能在高真空下使用的扫描电子显微镜（SEM）和光学显微镜，介绍了低真空升级改造的技术方案，通过增加低真空控制装置可实现低真空的精密控制，控制精度可达到1%以内，从而使普通电镜和光学显微镜具有低真空观察功能，拓展和挖掘现有设备应用范围和潜力。

采用岛津扫描探针显微镜SPM-9700HT，可以对页岩样品进行不同扫描范围下的测试，并准确清晰地表征页岩的孔形貌、孔结构分布、孔隙率、孔径分布。

由于遗传、年龄、营养、睡眠不足、精神压力等原因，乌黑靓丽的头发逐渐被干枯毛躁的白发取代。通过光学显微镜观察发现，头发由黑变白后，表面的鳞片结构也随之发生改变。本文使用岛津原子分辨率级别的扫描探针显微镜SPM-9700HT分别测试了人类黑头发和白头发的表面形貌结构，有望对白头发产生的机理研究提供一定的数据支持。

氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，因经氧化后，其上含氧官能团增多而使其性质较石墨烯更加活泼，可经由各种与含氧官能团的反应而改善其本身性质，从而具有良好的润湿性能、水分散性和表面活性，将在改善材料的热学、电学、力学等综合性能方面发挥重要作用。本文参考国家标准GB/T 40066-2021《纳米技术 氧化石墨烯厚度测量 原子力显微镜法》，采用岛津扫描探针显微镜测试了氧化石墨烯样品的表面形貌，并通过线性拟合法计算了氧化石墨烯的厚度，希望对氧化石墨烯的研究提供一定的帮助。

利用激光扫描共聚焦显微镜并结合三维重建软件可以精确获取有机包裹体的气液比。有机包裹体气泡部分采用透射光通道进行系列深度扫描，选取气泡直径最大处的扫描图象进行直径测量，并利用球体体积计算公式得到气泡体积，避免了由于油包裹体液相石油所发出的强烈荧光的遮挡造成的气泡体积偏小；将共聚焦扫描图象进行三维重建获取精确的有机包裹体总体积，与计算所得的气泡体积共同确定出有机包裹体的气液比。利用该方法对渤海湾盆地渤中凹陷BZ25-1-3井的一块流体包裹体样品的气液比进行了研究，测试的气液比为6.85％。精确获取有机包裹体的气液比不仅能为包裹体PVT性质的研究提供精确参数，还对流体包裹体微观性质的对比研究提供了借鉴，具有重要意义。

摘要 利用激光扫描共聚焦显微镜并结合三维重建软件可以精确获取有机包裹体的气液比。有机包裹体气泡部分采用透射光通道进行系列深度扫描，选取气泡直径最大处的扫描图象进行直径测量，并利用球体体积计算公式得到气泡体积，避免了由于油包裹体液相石油所发出的强烈荧光的遮挡造成的气泡体积偏小；将共聚焦扫描图象进行三维重建获取精确的有机包裹体总体积，与计算所得的气泡体积共同确定出有机包裹体的气液比。利用该方法对渤海湾盆地渤中凹陷BZ25-1-3井的一块流体包裹体样品的气液比进行了研究，测试的气液比为6.85％。精确获取有机包裹体的气液比不仅能为包裹体PVT性质的研究提供精确参数，还对流体包裹体微观性质的对比研究提供了借鉴，具有重要意义。

蚊子独特的翅膀结构使其具有独特的飞行原理。本文使用岛津原子分辨率级别的扫描探针显微镜SPM-9700HT测试了蚊子翅膀边缘处鳞片的表面形貌结构，并进行了剖面数据分析，有望拓展人们对于蚊子等生物翅膀结构的深入认知。

日立高新技术公司于2016年4月15日在全球发布了新型扫描电子显微镜——FlexSEM 1000。该产品结构紧凑，占地面积小，但分辨率不输大型电镜，同时操作极其简便，几乎不用培训就可操作，即便是初次操作者也能快速拍出高质量图像。另外，新开发的导航功能「SEM MAP」可使用各种光学图片或电镜照片进行导航，一键就快速精准地切换至感兴趣的高倍率视野。

忆阻器是电阻、电容、电感之外的第四种电路基本元件，具有高速、非易失性、高集成度、兼具信息存储与计算功能等特点。本文采用天然蚕丝作为原材料，制备了一种具有低工作电压、高耐久性的丝素纳米纤维（SNFs）基生物忆阻器，并采用岛津扫描探针显微镜SPM-9700HT的动态模式、电流模式以及表面电势模式（KPFM）表征了SNFs薄膜的开关电压以及对注入电荷的捕获和存储行为。

扫描探针显微镜，它是各种显微镜的统称，通过多功能一体化后，可以实现材料表面的结构与性质的测量，如对材料表面的形貌、粗糙度、电流电势分布以及磁畴分布情况进行测量，可以说它是材料科学领域中一个不可或缺的表征仪器。说起材料，就不得不提它的重要性。纵观人类发展的历史，我们不难发现，生产技术每一次的革新都离不开材料的突破，材料决定了社会发展的进程。在这材料中，新能源材料与功能材料扮演着重要的角色。随着科技的发展，传统的不可再生能源已不能满足需求，需要发展像太阳能、氢能、核能、风能等新能源；单一功能的材料也不能满足发展的要求了，需要开发出具有特殊、多功能性的新材料，如万能材料石墨烯、碳纳米管以及具有无限可能的高分子材料。功能材料，就是指通过光、电、化学等作用后具有特定功能的材料，通过功能化后，实现同时具有两种甚至多种功能，如比普通钢材还硬的具有抗腐蚀性工程的塑料，具有抗菌、抗螨虫、低温远红外发热等功能的石墨烯改性纤维，具有生物相容性好的人造组织和器官，它们的出现，不仅关乎人民生活质量的改善和提高，更关乎一个国家未来的发展。“十二五”期间多项国家级技术发明一等奖、科技进步一等奖、自然科学一等奖等均颁发给了新材料领域的技术成果，足以可见发展新材料的重要性。扫描探针显微镜具有纳米级的分辨率，在生物、医学、材料、微电子等应用学科均有它的用武之地，它在新材料的应用以及今后的新材料发展中发挥着重要作用。

扫描探针显微镜，它是各种显微镜的统称，通过多功能一体化后，可以实现材料表面的结构与性质的测量，如对材料表面的形貌、粗糙度、电流电势分布以及磁畴分布情况进行测量，可以说它是材料科学领域中一个不可或缺的表征仪器。说起材料，就不得不提它的重要性。纵观人类发展的历史，我们不难发现，生产技术每一次的革新都离不开材料的突破，材料决定了社会发展的进程。在这材料中，新能源材料与功能材料扮演着重要的角色。随着科技的发展，传统的不可再生能源已不能满足需求，需要发展像太阳能、氢能、核能、风能等新能源；单一功能的材料也不能满足发展的要求了，需要开发出具有特殊、多功能性的新材料，如万能材料石墨烯、碳纳米管以及具有无限可能的高分子材料。目前的新能源材料主要集中在绿色二次电池、氢能、燃料电池、太阳能电池和核能方面，当前的研究技术前沿包括了高能储氢材料、聚合物锂离子电池材料、多晶薄膜太阳能电池材料等。在自然能源利用(太阳能和风力发电)领域，人们努力去提高转化为电能的效率，如钙钛矿太阳能电池材料，经过十年的发展，其光电转化效率从最开始的3.8%到今天的24.2%。能源的获取很重要，如何去低损耗存储和可控释放同样重要，为了灵活应对电力需求，就有了我们今天的聚合物锂离子电池等可充放的大容量二次电池，这些都离不开材料的发展。扫描探针显微镜具有纳米级的分辨率，在生物、医学、材料、微电子等应用学科均有它的用武之地，它在新材料的应用以及今后的新材料发展中发挥着重要作用。

扫描探针显微镜，它是各种显微镜的统称，通过多功能一体化后，可以实现材料表面的结构与性质的测量，如对材料表面的形貌、粗糙度、电流电势分布以及磁畴分布情况进行测量，可以说它是材料科学领域中一个不可或缺的表征仪器。说起材料，就不得不提它的重要性。纵观人类发展的历史，我们不难发现，生产技术每一次的革新都离不开材料的突破，材料决定了社会发展的进程。在这材料中，新能源材料与功能材料扮演着重要的角色。随着科技的发展，传统的不可再生能源已不能满足需求，需要发展像太阳能、氢能、核能、风能等新能源；单一功能的材料也不能满足发展的要求了，需要开发出具有特殊、多功能性的新材料，如万能材料石墨烯、碳纳米管以及具有无限可能的高分子材料。功能材料，就是指通过光、电、化学等作用后具有特定功能的材料，通过功能化后，实现同时具有两种甚至多种功能，如比普通钢材还硬的具有抗腐蚀性工程的塑料，具有抗菌、抗螨虫、低温远红外发热等功能的石墨烯改性纤维，具有生物相容性好的人造组织和器官，它们的出现，不仅关乎人民生活质量的改善和提高，更关乎一个国家未来的发展。“十二五”期间多项国家层面技术发明一等奖、科技进步一等奖、自然科学一等奖等均颁发给了新材料领域的技术成果，足以可见发展新材料的重要性。扫描探针显微镜具有纳米级的分辨率，在生物、医学、材料、微电子等应用学科均有它的用武之地，它在新材料的应用以及今后的新材料发展中发挥着重要作用。

近场探测原理，悬臂式光纤探针等．介绍光纤探针的制作方法，科学界把探针与样品之间的距离小于几十纳米的范围称为近场，而大于这个距离的范围叫做远场。显然，STM、AFM 等利用探针在样品表面的扫描的方法属于近场探测，而对于光学显微镜、电子显微镜等远离样品表面进行观测的方法称为远场方法。