散射式近场显微镜

光学显微镜发展到今天已经是穷途末路了吗？还是柳暗花明又一村？不知道大家对近场光学显微镜了解多少？

显微镜是一种借助物理方法产生物体放大影像的仪器。最早发明于16世纪晚期，至今已有四百多年的历史。现在，它已经成为了一种极为重要的科学仪器，广泛地用于生物、化学、物理、冶金、酿造、医学等各种科研活动，对人类的发展做出了巨大而卓越的贡献。随着现代光电子技术和计算机的高速发展，显微测量技术在上业、国防、科技均得到了广泛应用。本文就对显微镜的发展及分类作个概述。一、显微镜的历史光学是研究光波传播规律的科学。而显微镜的发展是在对光学的研究基础上发展起来的。我国春秋时的《墨经》和古希腊学者欧几里德的《反射光学》都对光学的研究有所记载，后来经过伽利略、牛顿、惠更斯、菲涅耳、夫琅和费、麦克斯韦、爱因斯坦等科学家的努力，光学已发展成为物理学中一门极为重要的基础学科，形成了严格的数学理论方法及实验方法。研究光的一个分支便是光学仪器——显微镜。最初的显微镜产生于十六世纪末期。十七世纪发明了光学显微镜，后来被用来发现细菌及细胞。二十世纪三十年代，Lebdeff(莱比戴卫)设计出第一架干涉显微镜，随后Zemicke（卓尼克）发明了相位差显微镜。二十世纪五十年代，Nomarski（诺乌斯基）发明了干涉相位差光学系统，并以此设计出诺马斯基显微镜。二十世纪束期，产生了共轭焦显微镜，并得到了广泛应用。在光学快速发展的同时，电子学也得以迅速发展。二十世纪三十年代，德国的Bruche和Johannson制造出了第一宋菲君型传头式电子显微镜，随后Ruaka发明了第一部磁场型传头式电子显微镜(TEM)。扫描式电子显微镜(SEM)在二十世纪六十年代才出现。二、显微镜的分类显微镜主要是由物镜和目镜组成，物镜的焦距很短，目镜的焦距很长。物镜的作用是得到物体放大实像，目镜的作用是将物镜所成的实像作为物体进一步放大为虚像。显微镜中通过聚光镜照亮标本，再通过物镜成像，经过目镜放大，最后通过眼睛的晶状体投影到视网膜。显徽镜按工作原理和它的组成结构可分为光学显微镜和电子显微镜。1. 光学显微镜光学显徽镜的成像原理是以光为介质，利用可见光照射在物体的表面。造成了局部散射或反射来形成不同的对比，然后再对被物体调制了的信息进行解调便可得物体的空间信息。光学显微镜又分为传统的光学显微镜和近场显微镜。传统的光学显微镜（远场光学显微镜）的光路原理如图1： http://www.biomart.cn//upload/userfiles/image/2011/11/1321511297.png图1 光学显微镜的光路原理由图1可以看出光学显微镜主要光学系统（接物镜、目镜、聚光器、光源）和机械系统组成。2. 近场光学显微镜

中国电子显微镜学会 举办的透射电子显微镜(TEM)短期课程计划感觉比较系统，我想去，不过他们说要报名凑够6人以上开班，我在这边分享下，看看大家有没有想一起去的。要是有想去的联系 李宁春老师（中国电子显微镜学会；电话：010-82671519）下面附上他们的通知Ⅰ. TEM基本课程：对象与目的：初学人员或希望从新学习者，经此课程学习透射电镜原理并达到可独立操作的基本要求。授课内容：⑴ 透射电子显微主讲结构与电子光学系统。⑵ 电子与薄晶体的相互作用——运动学成像理论。⑶ 原子分辨的高分辨像基本原理(动力学散射)。⑷ 扫描透射原理与EDS扫描分析。实验安排：⑴ TEM(FEI 200 kV场发射)基本操作方法(电镜的启动,样品的安装和更换,条件的设定及观察图像)。⑵ HR-TEM原子像的获得与相应电子衍射谱。⑶ STEM模式成像与扫描分析(一维线扫与二维面扫EDS谱与像的获得)。[/

①照明源不同。电镜所用的照明源是电子枪发出的电子流，而光镜的照明源是可见光(日光或灯光)，由于电子流的波长远短于光波波长，故电镜的放大及分辨率显著地高于光镜。 　　②透镜不同。电镜中起放大作用的物镜是电磁透镜(能在中央部位产生磁场的环形电磁线圈)，而光镜的物镜则是玻璃磨制而成的光学透镜。电镜中的电磁透镜共有三组，分别与光镜中聚光镜、物镜和目镜的功能相当。 　　③成像原理不同。在电镜中，作用于被检样品的电子束经电磁透镜放大后打到荧光屏上成像或作用于感光胶片成像。其电子浓淡的差别产生的机理是，电子束作用于被检样品时，入射电子与物质的原子发生碰撞产生散射，由于样品不同部位对电子有不同散射度，故样品电子像以浓淡呈现。而光镜中样品的物像以亮度差呈现，它是由被检样品的不同结构吸收光线多少的不同所造成的。 　　④所用标本制备方式不同，电镜观察所用组织细胞标本的制备程序较复杂，技术难度和费用都较高，在取材、固定、脱水和包埋等环节上需要特殊的试剂和操作，最后还需将包埋好的组织块放人超薄切片机切成50～100nm厚的超薄标本片。而光镜观察的标本则一般置于载玻片上，如普通组织切片标本、细胞涂片标本、组织压片标本和细胞滴片标本等。 　　电子显微镜由电子流代替可见光，由磁场代替透镜，让电子的运动代替。光子“数码显微镜”实际上就是在光学显微镜的基础上加了一个数码成像装置，可以将显微镜所成的像，在电脑屏幕上直接显示出来(Intel就推出过一款类似儿童玩具的“数码显微镜”)，其基础还是光学显微镜，和电子显微镜的成像原理是有根本区别的。在这里我们要区别清楚分辨率和放大倍数的问题。细微物体在放大成像时，其最高分辨率取决于所反射的光波的波长，波长越短，分辨率就越高，电子显微镜是利用了波长比普通可见光短得多的X射线成像，当然具备很高的分辨率，而普通“数码显微镜”的放大倍数可以很大，但分辨率是无法提高的。 　　光学显微镜的分辨率与光波的波长有关。对于接近和小于光波波长的物体光学显微镜就无能为力了。电子运动的波长比光波波长短的多，就可以看到更细小的物体。光学显微镜是由一组光学镜头组成的放大成像系统，而电子显微镜由电子流代替可见光，由磁场代替透镜，让电子的运动代替光子，这样就可以看到比光学系统能看到的更小的物体。 　　所谓“数码显微镜”实际上就是在光学显微镜的基础上加了一个数码成像装置，可以将显微镜所成的像，在电脑屏幕上直接显示出来(Intel就推出过一款类似儿童玩具的“数码显微镜”)，其基础还是光学显微镜，和电子显微镜的成像原理是有根本区别的。在这里我们要区别清楚分辨率和放大倍数的问题。细微物体在放大成像时，其最高分辨率取决于所反射的光波的波长，波长越短，分辨率就越高，电子显微镜是利用了波长比普通可见光短得多的X射线成像，当然具备很高的分辨率，而普通“数码显微镜”的放大倍数可以很大，但分辨率是无法提高的。

在生命科学当中，显微技术已经深入到微观世界研究的各个方面，通过识别特定分子在样品中的分布，即化学特异性，我们可以清楚地了解到微观的生物过程，通过动态模拟，我们还能够跟踪研究细胞在整个生理过程之中的变化。然而普通的明场显微镜和相差显微镜并没有提供对于这样具有化学特异性的成像方式，而荧光方法虽然具有相应的功能，却由于需要对所要成像的系统引进标记荧光物质，因而具有一定的干扰性，而利用固有的荧光物质进行成像虽然不对系统造成干扰，但由于固有的荧光物质数目有限，因而成像的选择范围比较小。自1965年兴起的相干反斯托克斯拉曼散射显微术（Coherent Anti-Stokes Raman Scattering, CARS），在1999年之后由于引入了近红外光源使其得到了发展，而成为现在具有强大优势的显微方法。近年来，CARS显微术的发展已经使得它被广泛应用于化学、材料、生物、医学等各个领域。其中，化学方面有关于脂囊泡、油脂层以及含脂区域的有序化研究；材料方面，CARS被用于检测在有机环境中水的动态过程并已经实现了光阻过程的应用；而最为激动人心的就是近期发展起来的生物和医学上的成像。为了降低背景噪声对CARS信号的影响，除了FM-CARS之外，哈佛大学的谢晓亮实验室还研究和发展了另一种方法——受激拉曼散射（Stimulated Raman Scattering, SRS）。SRS在探测非标记的活体细胞时，具有极大的优势。为促进该领域的发展和进一步交叉合作，北京大学生物动态光学成像中心将于8月10日至12日举办第八届相干拉曼散射（CRS）显微学研讨会。该研讨会已由哈佛大学谢晓亮研究组创办，并已经成功举办过七届，在国际上享有盛誉，来自全世界各大高校和研究机构的数百名学员接受了严格的培训，初步了解了相干拉曼散射光谱学的有关知识，并获得面对面的试验培训，掌握了宝贵了实验技巧。同时该研讨会促进了最先进的相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）和受激拉曼散射（SRS）技术在生命科学、医学及其它相关学科中的应用，促进了各学科的交叉合作。本届研讨会将借鉴前七届的成功经验，继续采用讲座与实验技能培训相结合的模式。除了学习CARS和SRS技术的基本原理外，学员们还将与学术界和工业界的专家一起探讨该领域的最新进展。此外，学员们将按照各自的研究兴趣和背景分成小组，进入实验室，利用世界一流的实验设备，接受该领域顶尖专家手把手的培训，并有机会将各自实验室的样品进行现场测试。主办单位简介 生物动态光学成像中心（Biodynamics Optical Imaging Center, BIOPIC）是北京大学重点建设的一个跨学科合作实体研究中心。中心的目标是发展和利用最先进的生物成像与基因测序手段，在分子和细胞水平上进行生命科学与医学基础研究。中心配备世界一流的研究设备和条件，有重点地发展最新的生物成像和测序技术。BIOPIC致力于利用新兴手段从事生物化学、生物物理学、分子生物学和细胞生物学的基础研究，以及致力于解决与重大医学问题。中心希望通过跨学科、新手段的研究及校内外、国内外的合作来促进生命科学的发展。有关该研讨会的更多情况请见http://biopic.pku.edu.cn/crsworkshop . 该网站同时提供在线报名服务。

■暗视野显微镜　　　暗视野显微镜由于不将透明光射入直接观察系统，无物体时，视野暗黑，不可能观察到任何物体，当有物体时，以物体衍射回的光与散射光等在暗的背景中明亮可见。在暗视野观察物体，照明光大部分被折回，由于物体（标本）所在的位置结构，厚度不同，光的散射性，折光等都有很大的变化。 ■相位差显微镜　　相位差显微镜的结构： 相位差显微镜，是应用相位差法的显微镜。因此，比通常的显微镜要增加下列附件： （1） 装有相位板（相位环形板）的物镜，相位差物镜。 （2） 附有相位环（环形缝板）的聚光镜，相位差聚光镜。 （3） 单色滤光镜-（绿）。 各种元件的性能说明（1） 相位板使直接光的相位移动 90°，并且吸收减弱光的强度，在物镜后焦平面的适当位置装置相位板，相位板必须确保亮度，为使衍射光的影响少一些，相位板做成环形状。 （2） 相位环（环状光圈）是根据每种物镜的倍率，而有大小不同，可用转盘器更换。 （3）单色滤光镜系用中心波长546nm（毫微米）的绿色滤光镜。通常是用单色滤光镜入观察。相位板用特定的波长，移动90°看直接光的相位。当需要特定波长时，必须选择适当的滤光镜，滤光镜插入后对比度就提高。此外，相位环形缝的中心，必须调整到正确方位后方能操作，对中望远镜就是起这个作用部件。

1、原理：暗视野显微镜是利用丁达尔（Tyndall）光学效应的原理，在普通光学显微镜的结构基础上改造而成的。暗视野聚光器，使光源的中央光束被阻挡。不能由下而上地通过标本进入物镜。从而使光改变途径，倾斜地照射在观察的标本上，标本遇光发生反射或散射，散射的光线投入物镜内，因而整个视野是黑暗的。 　　2、适用范围：暗视野显微镜常用来观察未染色的透明样品。这些样品因为具有和周围环境相似的折射率，不易在一般明视野之下看的清楚，于是利用暗视野提高样品本身与背景之间的对比。这种显微镜能见到小至4~200nm的微粒子，只能看到物体的存在、运动和表面特征，不能辨清物体的细微结构。 　　3、使用方法 　　（1）把暗视野聚光器装在显微镜的聚光器支架上。 　　（2）选用强的光源，但又要防止直射光线进入物镜，所以一般用显微镜灯照明。 　　（3）在聚光器和标本片之间要加一滴香柏油，目的是不使照明光线于聚光镜上面进行全反射，达不到被检物体，而得不到暗视野照明。 　　（4）升降集光器，将集光镜的焦点对准被检物体，即以圆锥光束的顶点照射被检物。如果聚光器能水平移动并附有中心调节装置，则应首先进行中心调节，使聚光器的光轴与显微镜的光轴严格位于一直线上。 　　（5）选用与聚光器相应的物镜，调节焦距，找到所需观察的物像。

中国科学院微电子研究所2011年仪器设备采购项目(第四批)招标公告　　日 期: 2011年3月15日　　招标编号: OITC-G11032057　　1、东方国际招标有限责任公司受 中国科学院微电子研究所 (招标人)的委托，就中国科学院微电子研究所2011年仪器设备采购项目(第四批)(以下简称项目)所需的货物和服务，以公开招标的方式进行采购。现邀请合格的投标人就下列货物及有关服务提交密封投标。包号货物名称数量（台/套）是否接受进口产品1近场光学显微镜1是2激光共聚焦扫描显微镜1是　　投标人须以包为单位对包中全部内容进行投标，不得拆分，评标、授标以包为单位。　　2、投标人资格条件：　　1) 符合《中华人民共和国政府采购法》第二十二条要求;　　2) 按本投标邀请的规定获取招标文件;　　3、有兴趣的投标人可从 2011 年 3 月 15 日至 2011 年 4 月 6 日每天上午9:00至下午17:00(北京时间)在东方国际招标有限责任公司1507室查阅或购买招标文件，本招标文件售价为500元/包，如需邮寄另加100元的邮资费用，邮寄过程中产生的任何问题由购买标书人自行负责，售后不退。　　4、所有投标文件应于 2011 年 4 月 6 日上午9:30时(北京时间)之前递交至北京市朝阳区北土城西路3号中国科学院微电子研究所办公楼A座西大厅101会议室，并须附有不低于投标金额1%的投标保证金，以招标机构为承受人。　　5、兹定于 2011 年 4 月 6 日上午9:30在北京市朝阳区北土城西路3号中国科学院微电子研究所办公楼A座西大厅101会议室进行公开开标。届时请投标人派代表出席开标仪式。　　招标机构名称：东方国际招标有限责任公司详情请见http://www.instrument.com.cn/news/20110315/057749.shtml

一、显微镜的发展史 人的眼睛不能直接观察到比0.1mm更小的物体或物质的结构细节。人要想看得到更小的物 质结构，就必须利用工具，这种工具就是显微镜。 第一代显微镜：光学显微镜，极限分辨率是200纳米。由于光的衍射效应，分辨率受制于半波长，可见光的最短波长为0.4微米。 第二代显微镜：电子显微镜。1924年，德布罗意提出了微观粒子具有波粒二象性的假设，后来这种假设得到了实验证实。此后物理学家们利用电子在磁场中的运动与光线在介质中的传播相似的性质，研制成功了电子透镜，在此基础上于1933年发明了电子显微镜。TEM的点分辨率为0.2~0.5nm，晶格分辨率为0.1~0.2nm，扫描电镜的分辨率为6~10nm。它们的工作环境都要求高真空，并且使用成本很高，在一定程度上限制了电子显微镜的发展。 第三代显微镜：扫描探针显微镜。80年代初期，IBM公司苏黎世实验室的G.Binning 和H.Rohrer发明了扫描隧道显微镜，它的分辨率达到0.01纳米。STM的诞生，使人类第一次在实 间观测到了原子，并能够在超高真空超低温的状态下操纵原子。因为这两项重大的意义，这两位 科学家荣获了1986年的诺贝尔物理奖。在STM的基础上，又发明了原子力显微镜、磁力显微镜、近场光学显微镜等等，这些显微镜都统称扫描探针显微镜。因为它们都是靠一根原子线度的极细针尖在被研究物质的表面上方扫描，检测采集针尖和样品间的不同物理量，以此得到样品表面的形貌图像和一些有关的电化学特性。如：扫描隧道显微镜检测的是隧道电流，原子力显微镜镜测试的是原子间相互作用力等等。光学显微镜和电子显微镜都称之为远场显微镜，因为相对来说样品离成像系统有比较远的距离。成像的图像好坏基本取决于仪器的质量。而扫描探针显微镜的工作原理是基于微观或介观范围的各种物理特性，探针和样品之间只有2-3埃的距离，会产生相互的作用,是一种相互影响的耦合体系。我们称它为近场显微镜。它的成像质量不单单取决于显微镜本身，很大程度上受样品本身和针尖状态的影响。所以，我们在使用这一类的仪器时，要想得到好的图像，关键是要学会分析判断各种图像及现象的产生原因，然后通过调整参数，得到相对好的图像。　二、扫描探针显微镜（SPM）原理及设计思路　1、STM的产生 STM的工作原理是基于量子力学中的隧道效应。对于经典物理学来说，当一个粒子的动能低于前方势垒的高度 时，他不可能越过此势垒，即透射系数等于零，粒子将完全被弹回。而按照量子力学的计算，在一般情况下，其透射系数不等于零，也就是 说，粒子可以穿过比它能量更高的势垒，这个现象称为隧道效应。隧道效应是由于粒子的波动性而引起的，只有在一定的条件下，隧道效应才会显著。 扫描隧道显微镜是将原子线度的极细探针和被研究物质的表面作为两个电极，当样品与针尖的距离非常接近 (通常小于1nm)时，在外加电场的作用下，电子会穿过两个电极之间的势垒流向另一电极。由于隧道电流(纳安级)随距离而剧烈变化，让针尖在同一高度扫描材料表面，表面那些“凸凹不平”的原子所造成的电流变化，通过计算机处理，便能在显示屏上看到材料表面三维的原子结构图。STM具有空前的高分辨率(横向可达0.1nm，纵向可达0.01nm),它能直接观察到物质表面的原子结构图，从而把人们带到了纳观世界。 STM中针尖对样品作两维扫描 隧道电流与针尖样品表面距离呈负指数关系　2、STM恒高模式的产生和局限性 2.1 恒高模式 针尖以一个恒定的高度在样品表面快速地扫描，检测的是隧道电流的变化。当针尖扫描样品表面时，记录每点的隧道电流值，经过处理后得到图像。[/f

[color=blue][b]电子显微镜的原理和应用[/b][/color](刘维) 〔摘要〕简单地介绍了电子显微镜产生和发展的历史。介绍了电子的波长，原子对电子的散射和晶体对电子的散射等几个基本问题。电子显微镜的三种成象机制和电子显微镜电子光学部分的组成。最后介绍了电于显微镜的应用，通过这些介绍，使读者能更好的了解和使用电子显微镜这一大型分析仪器。电子显微镜(以下简称电镜)是迄今为止，在物质结构的研究中能给出的信息最多，分辨本领最高的大型分析仪器。电镜已经在物理学，材料科学和生命科学等领域得到了广泛的应用。为了更好的了解电镜，本文将对电镜原理及应用等有关的 基本知识，做一些简单的介绍。 1. 电镜的产生和发展历史电镜的产生要追溯到19世纪末的一系列科学发现。当时Abbe建立了显微镜分辨率的理论，即认为用显微镜看不到比显微镜的光源波长还小的物体。从这个理论出发，人们意识到用光学显微镜看不到原子。不过从另一方面看，Abbe的理论也指出了，如果能找到一个比光波波长还短的光源，就能提高显微镜的分辨率。1924年是近代科学史上的新纪元。德布罗意提出了波检二重性的假说．并很快的为电子衍射的发现所证实。初国的布什又开创了电磁透镜的理论。具备了上述两个条件，使人们产生了制作一个新型显微镜的想法，即用具有波动性的电子做光源，再用电磁透镜来放大。1932年德国的KnoU和RMsLa制成了第一台电镜。1934年他们又把电镜的分辨串提高到500人，这是近代电镜的先导。Ruska也因此得到了1986年度诺贝尔物理奖的一半。1939年初国的西门子公司创造出第一台商品电镜。现在，一般的电镜的分辨串已达到原子分辨率的水平(2A)。已经便道尔顿和阿伏加德罗提出的原子和分子的理论得到了直接的证实。今后的电镜．作为大型分析设备，除了提高分辨本领之外，还要向操作自动化，多功能化方向发展，成为功能齐全，使用操作简单，给出的数据可靠的大型仪器。图l给出了各种显微镜的分辨本领的示意图。我们可以看到，在众多种类的显微镜家族中．透射电镜(TEM)是最佳的一种。

[align=left]01、光学显微镜以可见光为介质，电子显微镜以电子束为介质，由于电子束波长远较可见光小，故电子显微镜分辨率远比光学显微镜高。光学显微镜放大倍率最高只有约1500倍，扫描式显微镜可放大到10000倍以上。[/align]02、根据de Broglie波动理论，电子的波长仅与加速电压有关：λe＝h / mv＝ h / (2qmV)1/2＝12.2 / (V)1/2 (Å )在 10 KV 的加速电压之下，电子的波长仅为0.12Å ，远低于可见光的4000 - 7000Å ，所以电子显微镜分辨率自然比光学显微镜优越许多，但是扫描式电子显微镜的电子束直径大多在50-100Å 之间，电子与原子核的弹性散射 (Elastic Scattering) 与非弹性散射 (Inelastic Scattering) 的反应体积又会比原有的电子束直径增大，因此一般穿透式电子显微镜的分辨率比扫描式电子显微镜高。03、扫描式显微镜有一重要特色是具有超大的景深(depth of field)，约为光学显微镜的300倍，使得扫描式显微镜比光学显微镜更适合观察表面起伏程度较大的样品。04、扫描式电子显微镜，其系统设计由上而下，由电子枪 (Electron Gun) 发射电子束，经过一组磁透镜聚焦 (Condenser Lens) 聚焦后，用遮蔽孔径 (Condenser Aperture) 选择电子束的尺寸(Beam Size)后，通过一组控制电子束的扫描线圈，再透过物镜 (Objective Lens) 聚焦，打在样品上，在样品的上侧装有讯号接收器，用以择取二次电子 (Secondary Electron) 或背向散射电子 (Backscattered Electron) 成像。05、电子枪的必要特性是亮度要高、电子能量散布 (Energy Spread) 要小，目前常用的种类计有三种，钨(W)灯丝、六硼化镧(LaB6)灯丝、场发射 (Field Emission)，不同的灯丝在电子源大小、电流量、电流稳定度及电子源寿命等均有差异。06、热游离方式电子枪有钨(W)灯丝及六硼化镧(LaB6)灯丝两种，它是利用高温使电子具有足够的能量去克服电子枪材料的功函数(work function)能障而逃离。对发射电流密度有重大影响的变量是温度和功函数，但因操作电子枪时均希望能以最低的温度来操作，以减少材料的挥发，所以在操作温度不提高的状况下，就需采用低功函数的材料来提高发射电流密度。07、价钱最便宜使用最普遍的是钨灯丝，以热游离 (Thermionization) 式来发射电子，电子能量散布为 2 eV，钨的功函数约为4.5eV，钨灯丝系一直径约100μm，弯曲成V形的细线，操作温度约2700K，电流密度为1.75A/cm2，在使用中灯丝的直径随着钨丝的蒸发变小，使用寿命约为40~80小时。08、六硼化镧(LaB6)灯丝的功函数为2.4eV，较钨丝为低，因此同样的电流密度，使用LaB6只要在1500K即可达到，而且亮度更高，因此使用寿命便比钨丝高出许多，电子能量散布为 1 eV，比钨丝要好。但因LaB6在加热时活性很强，所以必须在较好的真空环境下操作，因此仪器的购置费用较高。09、场发射式电子枪则比钨灯丝和六硼化镧灯丝的亮度又分别高出 10 - 100 倍，同时电子能量散布仅为 0.2 - 0.3 eV，所以目前市售的高分辨率扫描式电子显微镜都采用场发射式电子枪，其分辨率可高达 1nm 以下。10、场发射电子枪可细分成三种:冷场发射式(cold field emission , FE)，热场发射式(thermal field emission ,TF)，及肖基发射式(Schottky emission ,SE)11、当在真空中的金属表面受到108V/cm大小的电子加速电场时，会有可观数量的电子发射出来，此过程叫做场发射，其原理是高电场使电子的电位障碍产生Schottky效应，亦即使能障宽度变窄，高度变低，因此电子可直接"穿隧"通过此狭窄能障并离开阴极。场发射电子系从很尖锐的阴极尖端所发射出来，因此可得极细而又具高电流密度的电子束，其亮度可达热游离电子枪的数百倍，或甚至千倍。12、场发射电子枪所选用的阴极材料必需是高强度材料，以能承受高电场所加诸在阴极尖端的高机械应力，钨即因高强度而成为较佳的阴极材料。场发射枪通常以上下一组阳极来产生吸取电子、聚焦、及加速电子等功能。利用阳极的特殊外形所产生的静电场，能对电子产生聚焦效果，所以不再需要韦氏罩或栅极。第一(上)阳极主要是改变场发射的拔出电压(extraction voltage)，以控制针尖场发射的电流强度，而第二(下)阳极主要是决定加速电压，以将电子加速至所需要的能量。13、要从极细的钨针尖场发射电子，金属表面必需完全干净，无任何外来材料的原子或分子在其表面，即使只有一个外来原子落在表面亦会降低电子的场发射，所以场发射电子枪必需保持超高真空度，来防止钨阴极表面累积原子。由于超高真空设备价格极为高昂，所以一般除非需要高分辨率SEM，否则较少采用场发射电子枪。14、冷场发射式最大的优点为电子束直径最小，亮度最高，因此影像分辨率最优。能量散布最小，故能改善在低电压操作的效果。为避免针尖被外来气体吸附，而降低场发射电流，并使发射电流不稳定，冷场发射式电子枪必需在10-10 torr的真空度下操作，虽然如此，还是需要定时短暂加热针尖至2500K(此过程叫做flashing)，以去除所吸附的气体原子。它的另一缺点是发射的总电流最小。15、热场发式电子枪是在1800K温度下操作，避免了大部份的气体分子吸附在针尖表面，所以免除了针尖flashing的需要。热式能维持较佳的发射电流稳定度，并能在较差的真空度下(10-9 torr)操作。虽然亮度与冷式相类似，但其电子能量散布却比冷式大3~5倍，影像分辨率较差，通常较不常使用。16、肖基发射式的操作温度为1800K，它系在钨(100)单晶上镀ZrO覆盖层，ZrO将功函数从纯钨的4.5eV降至2.8eV，而外加高电场更使电位障壁变窄变低，使得电子很容易以热能的方式跳过能障(并非穿隧效应)，逃出针尖表面，所需真空度约10-8~10-9torr。其发射电流稳定度佳，而且发射的总电流也大。而其电子能量散布很小，仅稍逊于冷场发射式电子枪。其电子源直径比冷式大，所以影像分辨率也比冷场发射式稍差一点。17、场发射放大倍率由25倍到650000倍，在使用加速电压15kV时，分辨率可达到1nm，加速电压1kV时，分辨率可达到2.2nm。一般钨丝型的扫描式电子显微镜仪器上的放大倍率可到200000倍，实际操作时，大部份均在20000倍时影像便不清楚了，但如果样品的表面形貌及导电度合适，最大倍率650000倍是可以达成的。18、由于对真空的要求较高，有些仪器在电子枪及磁透镜部份配备了3组离子泵(ion pump)，在样品室中，配置了2组扩散泵(diffusion pump)，在机体外，以1组机械泵负责粗抽，所以有6组大小不同的真空泵来达成超高真空的要求，另外在样品另有以液态氮冷却的冷阱(cold trap)，协助保持样品室的真空度。19、平时操作，若要将样品室真空亦保持在10-8pa(10-10torr)，则抽真空的时间将变长而降低仪器的便利性，更增加仪器购置成本，因此一些仪器设计了阶段式真空(step vacuum)，亦即使电子枪、磁透镜及样品室的真空度依序降低，并分成三个部份来读取真空计读数，如此可将样品保持在真空度10-5pa的环境下即可操作。平时待机或更换样品时，为防止电子枪污染，皆使用真空阀(gun valve)将电子枪及磁透镜部份与样品室隔离，实际观察时再打开使电子束通过而打击到样品。20、场发射式电子枪的电子产生率与真空度有密切的关系，其使用寿命也随真空度变差而急剧缩短，因此在样品制备上必须非常注意水气，或固定用的碳胶或银胶是否烤干，以免在观察的过程中，真空陡然变差而影响灯丝寿命，甚至系统当机。21、在电子显微镜中须考虑到的像差(aberration)包括:衍射像差(diffraction aberration)、球面像差(spherical aberration)、散光像差(astigmatism)及波长散布像差(即色散像差，chromatic aberration)。22、面像差为物镜中主要缺陷，不易校正，因偏离透镜光轴之电子束偏折较大，其成像点较沿轴电子束成像之高斯成像平面(Gauss image plane)距透镜为近。23、散光像差由透镜磁场不对称而来，使电子束在二互相垂直平面之聚焦落在不同点上。散光像差一般用散光像差补偿器(stigmator)产生与散光像差大小相同、方向相反的像差校正，目前电子显微镜其聚光镜及物镜各有一组散光像差补偿器。24、光圈衍射像差(Aperture diffraction):由于电子束通过小光圈电子束产生衍射现象，使用大光圈可以改善。25、色散像差(Chromatic aberration):因通过透镜电子束能量差异，使得电子束聚焦后并不在同一点上。26、电子束和样品作用体积(interaction volume)，作用体积约有数个微米(μm)深，其深度大过宽度而形状类似梨子。此形状乃源于弹性和非弹性碰撞的结果。低原子量的材料，非弹性碰撞较可能，电子较易穿进材料内部，较少向边侧碰撞，而形成梨子的颈部，当穿透的电子丧失能量变成较低能量时，弹性碰撞较可能，结果电子行进方向偏向侧边而形成较大的梨形区域。27、在固定电子能量时，作用体积和原子序成反比，乃因弹性碰撞之截面积和原子序成正比，以致电子较易偏离原来途径而不能深入样品。28、电子束能量越大，弹性碰撞截面积越小，电子行走路径倾向直线而可深入样品，作用体积变大。29、电子束和样品的作用有两类，一为弹性碰撞，几乎没有损失能量，另一为非弹性碰撞，入射电子束会将部份能量传给样品，而产生二次电子、背向散射电子、俄歇电子、X光、长波电磁放射、电子-空位对等。这些信号可供SEM运用者有二次电子、背向散射电子、X光、阴极发光、吸收电子及电子束引起电流(EBIC)等。30、二次电子(Secondary Electrons)：电子束和样品作用，可将传导能带(conduction band)的电子击出，此即为二次电子，其能量约 50eV。由于是低能量电子，所以只有在距离样品表面约50~500?深度范围内所产生之二次电子，才有机会逃离样品表面而被侦测到。由于二次电子产生的数量，会受到样品表面起伏状况影响，所以二次电子影像可以观察出样品表面之形貌特征。31、背向散射电子(Backscattered Electrons)：入射电子与样品子发生弹性碰撞，而逃离样品表面的高能量电子，其动能等于或略小于入射电子的能量。背向散射电子产生的数量，会因样品元素种类不同而有差异，样品中平均原子序越高的区域，释放出来的背向散射电子越多，背向散射电子影像也就越亮，因此背向散射电子影像有时又称为原子序对比影像。由于背向散射电子产生于距样品表面约5000?的深度范围内，由于入射电子进入样品内部较深，电子束已被散射开来，因此背向散射电子影像分辨率不及二次电子影像。32、X光：入射电子和样品进行非弹性碰撞可产生连续X光和特征X光，前者系入射电子减速所放出的连续光谱，形成背景决定最少分析之量，后者系特定能阶间之能量差，可藉以分析成分元素。33、电子束引致电流(Electron-beam induced Current , EBIC)：当一个p-n接面(Junction )经电子束照射后，会产生过多的电子-空位对，这些载子扩散时被p-n接面的电场收集，外加线路时即会产生电流。34、阴极发光(Cathodoluminescence)：当电子束产生之电子-空位对再结合时，会放出各种波长电磁波，此为阴极发光(CL)，不同材料发出不同颜色之光。35、样品电流(Specimen Current)：电子束射到样品上时，一部份产生二次电子及背向散射电子，另一部份则留在样品里，当样品接地时即产生样品电流。36、电子侦测器有两种，一种是闪烁计数器侦测器(Scintillator)，常用于侦测能量较低的二次电子，另一种是固态侦测器(solid state detector)，则用于侦测能量较高的反射电子。37、影响电子显微镜影像品质的因素:A. 电子枪的种类:使用场发射、LaB6或钨丝的电子枪。B. 电磁透镜的完美度。C. 电磁透镜的型式: In-lens ,semi in-lens, off-lensD. 样品室的洁净度: 避免粉尘、水气、油气等污染。E. 操作条件: 加速电压、工作电流、仪器调整、样品处理、真空度。F. 环境因素: 振动、磁场、噪音、接地。38、如何做好SEM的影像，一般由样品的种类和所要的结果来决定观察条件，调整适当的加速电压、工作距离 (WD)、适当的样品倾斜，选择适当的侦测器、调整合适的电子束电流。39、一般来说，加速电压提高，电子束波长越短，理论上，只考虑电子束直径的大小，加速电压愈大，可得到愈小的聚焦电子束，因而提高分辨率，然而提高加速电压却有一些不可忽视的缺点：A. 无法看到样品表面的微细结构。B. 会出现不寻常的边缘效应。C. 电荷累积的可能性增高。D. 样品损伤的可能性增高。因此适当的加速电压调整，才可获得最清晰的影像。40、适当的工作距离的选择，可以得到最好的影像。较短的工作距离，电子讯号接收较佳，可以得到较高的分辨率，但是景深缩短。较长的工作距离，分辨率较差，但是影像景深较长，表面起伏较大的样品可得到较均匀清晰的影像。41、SEM样品若为金属或导电性良好，则表面不需任何处理，可直接观察。若为非导体，则需镀上一层金属膜或碳膜协助样品导电，膜层应均匀无明显特征，以避免干扰样品表面。金属膜较碳膜容易镀，适用于SEM影像观察，通常为Au或Au-Pd合金或Pt。而碳膜较适于X光微区分析，主要是因为碳的原子序低，可以减少X光吸收。42、SEM样品制备一般原则为: A. 显露出所欲分析的位置。 B. 表面导电性良好，需能排除电荷。 C. 不得有松动的粉末或碎屑(以避免抽真空时粉末飞扬污染镜柱体)。 D. 需耐热，不得有熔融蒸发的现象。 E. 不能含液状或胶状物质，以免挥发。 F. 非导体表面需镀金(影像观察)或镀碳(成份分析)。43、镀导电膜的选择，在放大倍率低于1000倍时，可以镀一层较厚的Au，以提高导电度。 放大倍率低于10000倍时，可以镀一层Au来增加导电度。放大倍率低于100000倍时，可以镀一层Pt或Au-Pd合金，在超过100000时，以镀一层超薄的Pt或Cr膜较佳。44、电子束与样品作用，当内层电子被击出后，外层电子掉入原子内层电子轨道而放出X光，不同原子序，不同能阶电子所产生的X光各不相同，称为特征X光，分析特征X光，可分析样品元素成份。45、分析特征X光的方式，可分析特征X光的能量分布，称为EDS，或分析特征X光的波长，称为WDS。X光能谱的分辨率，在EDS中约有100~200eV的分辨率，在WDS中则有5~ 10eV的分辨率。由于EDS的分辨率较WDS差，因此在能谱的解析上，较易产生重迭的情形。46、由于电子束与样品作用的作用体积(interaction volume)的关系，特征X光的产生和作用体积的大小有关，因此在平面的样品中，EDS或WDS的空间分辨率，受限于作用体积的大小。

-暗视野显微镜 在普通光学显微镜台下配一个暗视野聚光器),来自下面光源的光线被抛物面聚光器反射，形成了横过显微镜视野而不进入物镜的强烈光束,因此视野是暗的，视野中直径大于 0.3μm的微粒将光线散射，其大小和形态可清楚看到。甚至可看到普通明视野显微镜中看不见的几个毫微米的微粒。因此在某些细菌、细胞等活体检查中常常使用。 实体显微镜 由双筒目镜和物镜构成。放大率 7～80倍。利用侧上方或下方显微镜灯照明。在目镜内形成一个直立的放大实像，可以观察未经加工的物体的立体形状、颜色及表面微细结构,并能进行显微解剖操作,也可以观察生物机体的组织切片。

摘要:　本文扼要介绍了电子显微镜的现状与展望。透射电子显微镜方面主要有：高分辨电子显微学及原子像的观察，像差校正电子显微镜，原子尺度电子全息学，表面的高分辨电子显微正面成像，超高压电子显微镜，中等电压电镜，120kV,100kV分析电镜，场发射枪扫描透射电镜及能量选择电镜等，透射电镜将又一次面临新的重大突破；扫描电子显微镜方面主要有：分析扫描电镜和X射线能谱仪、X射线波谱仪和电子探针仪、场发射枪扫描电镜和低压扫描电镜、超大试样室扫描电镜、环境扫描电镜、扫描电声显微镜、测长／缺陷检测扫描电镜、晶体学取向成像扫描电子显微术和计算机控制扫描电镜等。扫描电镜的分辨本领可望达到0.2—0.3nm并观察到原子像。 关键词　透射电子显微镜　扫描电子显微镜　仪器制造与发展 中图法分类号　TN16　O766.1　Q336 　　 电子显微镜(简称电镜，EM)经过五十多年的发展已成为现代科学技术中不可缺少的重要工具。我国的电子显微学也有了长足的进展［1］。电子显微镜的创制者鲁斯卡(E.Ruska)教授因而获得了1986年诺贝尔奖的物理奖［2］。 　　电子与物质相互作用会产生透射电子，弹性散射电子，能量损失电子，二次电子，背反射电子，吸收电子，X射线，俄歇电子，阴极发光和电动力等等。电子显微镜就是利用这些信息来对试样进行形貌观察、成分分析和结构测定的。电子显微镜有很多类型，主要有透射电子显微镜(简称透射电镜，TEM)和扫描电子显微镜(简称扫描电镜，SEM)两大类。扫描透射电子显微镜(简称扫描透射电镜，STEM)则兼有两者的性能。为了进一步表征仪器的特点，有以加速电压区分的，如：超高压(1MV)和中等电压(200—500kV)透射电镜、低电压(～1kV)扫描电镜；有以电子枪类型区分的，如场发射枪电镜；有以用途区分的，如高分辨电镜，分析电镜、能量选择电镜、生物电镜、环境电镜、原位电镜、测长CD-扫描电镜；有以激发的信息命名的，如电子探针X射线微区分析仪(简称电子探针，EPMA)等。 半个多世纪以来电子显微学的奋斗目标主要是力求观察更微小的物体结构、更细小的实体、甚至单个原子，并获得有关试样的更多的信息，如标征非晶和微晶，成分分布，晶粒形状和尺寸，晶体的相、晶体的取向、晶界和晶体缺陷等特征，以便对材料的显微结构进行综合分析及标征研究［3］。近来，电子显微镜(电子显微学)，包括扫描隧道显微镜等，又有了长足的发展。本文仅讨论使用广泛的透射电镜和扫描电镜，并就上列几个方面作一简要介绍。部分透射电镜和扫描电镜的主要性能可参阅文献［1］。 透射电子显微镜 1、高分辨电子显微学及原子像的观察 材料的宏观性能往往与其本身的成分、结构以及晶体缺陷中原子的位置等密切相关。观察试样中单个原子像是科学界长期追求的目标。一个原子的直径约为1千万分之2—3mm。因此，要分辨出每个原子的位置需要0.1nm左右的分辨本领，并把它放大约1千万倍。70年代初形成的高分辨电子显微学(HREM)是在原子尺度上直接观察分析物质微观结构的学科。计算机图像处理的引入使其进一步向超高分辨率和定量化方向发展，同时也开辟了一些崭新的应用领域。例如，英国医学研究委员会分子生物实验室的A.Klug博士等发展了一套重构物体三维结构的高分辨图像处理技术，为分子生物学开拓了一个崭新的领域。因而获得了1982年诺贝尔奖的化学奖，以表彰他在发展晶体电子显微学及核酸—蛋白质复合体的晶体学结构方面的卓越贡献［4］。 用HREM使单个原子成像的一个严重困难是信号／噪声比太小。电子经过试样后，对成像有贡献的弹性散射电子(不损失能量、只改变运动方向)所占的百分比太低，而非弹性散射电子(既损失能量又改变运动方向)不相干，对成像无贡献且形成亮的背底(亮场)，因而非周期结构试样中的单个原子像的反差极小。在档去了未散射的直透电子的暗场像中，由于提高了反差，才能观察到其中的重原子，例如铀和钍—BTCA中的铀(Z＝92)和钍(Z＝90)原子［5］。对于晶体试样，原子阵列会加强成像信息。采用超高压电子显微镜和中等加速电压的高亮度、高相干度的场发射电子枪透射电镜在特定的离焦条件(Scherzer欠焦)下拍摄的薄晶体高分辨像可以获得直接与晶体原子结构相对应的结构像。再用图像处理技术，例如电子晶体学处理方法，已能从一张200kV的JEM-2010F场发射电镜(点分辨本领0.194nm)拍摄的分辨率约0.2nm的照片上获取超高分辨率结构信息，成功地测定出分辨率约0.1nm的晶体结构［6］。 2.像差校正电子显微镜 电子显微镜的分辨本领由于受到电子透镜球差的限制，人们力图像光学透镜那样来减少或消除球差。但是，早在1936年Scherzer就指出，对于常用的无空间电荷且不随时间变化的旋转对称电子透镜，球差恒为正值。在40年代由于兼顾电子物镜的衍射和球差，电子显微镜的理论分辨本领约为0.5nm。校正电子透镜的主要像差是人们长期追求的目标。经过50多年的努力，1990年Rose提出用六极校正器校正透镜像差得到无像差电子光学系统的方法。最近在CM200ST场发射枪200kV透射电镜上增加了这种六极校正器，研制成世界上第一台像差校正电子显微镜。电镜的高度仅提高了24cm，而并不影响其它性能。分辨本领由0.24nm提高到0.14nm［7］。在这台像差校正电子显微镜上球差系数减少至0.05mm(50μm)时拍摄到了GaAs〈110〉取向的哑铃状结构像，点间距为0.14nm［8］。 3、原子尺度电子全息学 Gabor在1948年当时难以校正电子透镜球差的情况下提出了电子全息的基本原理和方法。论证了如果用电子束制作全息图，记录电子波的振幅和位相，然后用光波进行重现，只要光线光学的像差精确地与电子光学的像差相匹配，就能得到无像差的、分辨率更高的像。由于那时没有相干性很好的电子源，电子全息术的发展相当缓慢。后来，这种光波全息思想应用到激光领域，获得了极大的成功。Gabor也因此而获得了诺贝尔物理奖。随着Mollenstedt静电双棱镜的发明以及点状灯丝，特别是场发射电子枪的发展，电子全息的理论和实验研究也有了很大的进展，在电磁场测量和高分辨电子显微像的重构等方面取得了丰硕的成果［9］。Lichte等用电子全息术在CM30 FEG/ST型电子显微镜(球差系数Cs＝1.2mm)上以1k×1k的慢扫描CCD相机，获得了0.13nm的分辨本领。目前，使用刚刚安装好的CM30 FEG/UT型电子显微镜(球差系数Cs＝0.65mm)和2k×2k的CCD相机，已达到0.1nm的信息极限分辨本领［10,11］。

1. 光学显微镜以可见光为介质，电子显微镜以电子束为介质，由于电子束波长远较可见光小，故电子显微镜分辨率远比光学显微镜高。光学显微镜放大倍率最高只有约 1500倍，扫描式显微镜可放大到10000倍以上。 2. 根据de Broglie波动理论，电子的波长仅与加速电压有关： λe＝h / mv＝ h / (2qmV)1/2＝12.2 / (V)1/2 (?) 在 10 KV 的加速电压之下，电子的波长仅为0.12?，远低于可见光的4000 - 7000?， 所以电子显微镜分辨率自然比光学显微镜优越许多，但是扫描式电子显微镜的电子束直径大多在50-100?之间，电子与原子核的弹性散射 (Elastic Scattering) 与非弹 性散射 (Inelastic Scattering) 的反应体积又会比原有的电子束直径增大，因此一般穿透式电子显微镜的分辨率比扫描式电子显微镜高。 3. 扫描式显微镜有一重要特色是具有超大的景深(depth of field)，约为光学显微 镜的300倍，使得扫描式显微镜比光学显微镜更适合观察表面起伏程度较大的样品。 4. 扫描式电子显微镜，其系统设计由上而下，由电子枪 发射电子 束，经过一组磁透镜聚焦 (聚焦后，用遮蔽孔径 选择电子束的尺寸后，通过一组控制电子束的扫描线圈，再透过物镜 聚焦，打在样品上，在样品的上侧装有讯号接收器，用以择取二次电子或背向散射电子成像。 5. 电子枪的必要特性是亮度要高、电子能量散布 要小，目前常用的种类计有三种，钨(W)灯丝、六硼化镧(LaB6)灯丝、场发射 (Field Emission)，不同的灯丝在电子源大小、电流量、电流稳定度及电子源寿命等均有差异。 6. 热游离方式电子枪有钨(W)灯丝及六硼化镧(LaB6)灯丝两种，它是利用高温使电子具有足够的能量去克服电子枪材料的功函数(work function)能障而逃离。对发射电流密度有重大影响的变量是温度和功函数，但因操作电子枪时均希望能以最低的温度来操作，以减少材料的挥发，所以在操作温度不提高的状况下，就需采用低功函数的材料来提高发射电流密度。 7. 价钱最便宜使用最普遍的是钨灯丝，以热游离 (Thermionization) 式来发射电子,电子能量散布为 2 eV，钨的功函数约为4.5eV，钨灯丝系一直径约100μm，弯曲成V形的细线，操作温度约2700K，电流密度为1.75A/cm2，在使用中灯丝的直径随着钨丝的蒸发变小，使用寿命约为40~80小时。 8. 六硼化镧(LaB6)灯丝的功函数为2.4eV，较钨丝为低，因此同样的电流密度，使用LaB6只要在1500K即可达到，而且亮度更高，因此使用寿命便比钨丝高出许多，电子能量散布为 1 eV，比钨丝要好。但因LaB6在加热时活性很强，所以必须在较好的真空环境下操作，因此仪器的购置费用较高。 9. 场发射式电子枪则比钨灯丝和六硼化镧灯丝的亮度又分别高出 10 - 100 倍，同 时电子能量散布仅为 0.2 - 0.3 eV，所以目前市售的高分辨率扫描式电子显微镜都采用场发射式电子枪，其分辨率可高达 1nm 以下。 10. 场发射电子枪可细分成三种:冷场发射式,热场发射式,及萧基发射式 11. 当在真空中的金属表面受到108V/cm大小的电子加速电场时，会有可观数量的电 子发射出来，此过程叫做场发射，其原理是高电场使电子的电位障碍产生Schottky效应，亦即使能障宽度变窄，高度变低，因此电子可直接"穿隧"通过此狭窄能障并离开 阴极。场发射电子系从很尖锐的阴极尖端所发射出来，因此可得极细而又具高电流密 度的电子束，其亮度可达热游离电子枪的数百倍，或甚至千倍。 12. 场发射电子枪所选用的阴极材料必需是高强度材料，以能承受高电场所加诸在阴 极尖端的高机械应力，钨即因高强度而成为较佳的阴极材料。场发射枪通常以上下一组阳极来产生吸取电子、聚焦、及加速电子等功能。利用阳极的特殊外形所产生的静电场，能对电子产生聚焦效果，所以不再需要韦氏罩或栅极。第一(上)阳极主要是改变场发射的拔出电压,以控制针尖场发射的电流强度，而第二 (下)阳极主要是决定加速电压，以将电子加速至所需要的能量。 13. 要从极细的钨针尖场发射电子，金属表面必需完全干净，无任何外来材料的原子 或分子在其表面，即使只有一个外来原子落在表面亦会降低电子的场发射，所以场发 射电子枪必需保持超高真空度，来防止钨阴极表面累积原子。由于超高真空设备价格 极为高昂，所以一般除非需要高分辨率SEM，否则较少采用场发射电子枪。 14. 冷场发射式最大的优点为电子束直径最小，亮度最高，因此影像分辨率最优。能 量散布最小，故能改善在低电压操作的效果。为避免针尖被外来气体吸附，而降低场发射电流，并使发射电流不稳定，冷场发射式电子枪必需在10-10 torr的真空度下操作，虽然如此，还是需要定时短暂加热针尖至2500K(此过程叫做flashing)，以去除 所吸附的气体原子。它的另一缺点是发射的总电流最小。 15. 热场发式电子枪是在1800K温度下操作，避免了大部份的气体分子吸附在针尖表面，所以免除了针尖flashing的需要。热式能维持较佳的发射电流稳定度，并能在较 差的真空度下(10-9 torr)操作。虽然亮度与冷式相类似，但其电子能量散布却比冷 式大3~5倍，影像分辨率较差，通常较不常使用。 16. 萧基发射式的操作温度为1800K，它系在钨(100)单晶上镀ZrO覆盖层，ZrO将功函 数从纯钨的4.5eV降至2.8eV，而外加高电场更使电位障壁变窄变低，使得电子很容易以热能的方式跳过能障(并非穿隧效应)，逃出针尖表面，所需真空度约10-8~10-9torr 。其发射电流稳定度佳，而且发射的总电流也大。而其电子能量散布很小，仅稍逊于冷场发射式电子枪。其电子源直径比冷式大，所以影像分辨率也比冷场发射式稍差一点。 17. 场发射放大倍率由25倍到650000倍，在使用加速电压15kV时，分辨率可达到1nm，加速电压1kV时，分辨率可达到2.2nm。一般钨丝型的扫描式电子显微镜仪器上的放大倍率可到200000倍，实际操作时，大部份均在20000倍时影像便不清楚了，但如果样品的表面形貌及导电度合适，最大倍率650000倍是可以达成的。 18. 由于对真空的要求较高，有些仪器在电子枪及磁透镜部份配备了3组离子泵(ion pump)，在样品室中，配置了2组扩散泵(diffusion pump)，在机体外，以1组机械泵负责粗抽，所以有6组大小不同的真空泵来达成超高真空的要求，另外在样品另有以液态氮冷却的冷阱(cold trap)，协助保持样品室的真空度。 19. 平时操作，若要将样品室真空亦保持在10-8pa(10-10torr)，则抽真空的时间将变长而降低仪器的便利性，更增加仪器购置成本，因此一些仪器设计了阶段式真空( step vacuum)，亦即使电子枪、磁透镜及样品室的真空度依序降低，并分成三个部份来读取真空计读数，如此可将样品保持在真空度10-5pa的环境下即可操作。平时待机或更换样品时，为防止电子枪污染，皆使用真空阀(gun valve)将电子枪及磁透镜部份与样品室隔离，实际观察时再打开使电子束通过而打击到样品。 20. 场发射式电子枪的电子产生率与真空度有密切的关系，其使用寿命也随真空度变差而急剧缩短，因此在样品制备上必须非常注意水气，或固定用的碳胶或银胶是否烤干，以免在观察的过程中，真空陡然变差而影响灯丝寿命，甚至系统当机。

[color=blue][b]低能电子显微镜术及其应用[/b][/color](蔡群 董树忠)低能电子显微术是新发展起来的一种显微探测技术．它的特点是利用低能(1—30eV)电子的弹性背散射使表面实空间实时成像，具有高的横向(15nm)和纵向(原子级)分辨率，且易与低能电子衍射及其他电子显微术相结合．近年来它已有效地应用于金属和半导体表面的形貌观测、表面相变、吸附、反应和生长过程的研究。1 引言在众多的表面探测技术中，实空间成像电子显微术是一种应用十分广泛的分析手段，最近十几年来发展尤为迅速，这其中包括扫描隧道显微术(STM)、透射电子显微术(TEM)、扫描电子显微术(SEM)、扫描俄歇电子显微术(SAM)以及反射电子显微术(REM)等，此外还有最新发展起来的低能电子显微术(Low energy electron microscopy，LEEM)。 迄今为止，显微术被用来观测表面形貌、功函数、晶体结构和取向，甚至化学成分分布等，与传统的电子显微镜相似，LEEM利用电子透镜成像，但它具有突出的优点：一是表面由低能量的弹性背散射电子成像．其典型能量为l—30eV；二是将晶体最表面结构进行实空间实时(非扫描)成像，并能进行表面动态过程观测，例如表面相交过程、生长过程等，其成像范围一般为10μm左右；三是样品制备无需进行减薄等特殊处理．而且LEEM具有较高的分辩能力，其横向分辨率已达15nm，纵向分辨率达到原子级．I—EEM系统很易与低能电子衍射(LEED)及其他电子显微术相结合[1]，在很宽的温度范围内进行样品制备和各种原位观测，并可进行样品表面局域成像，将表面结构形貌与局域LEED图样联系起来．

【网络讲座】：如何利用背散射电子收集最多的信息 【讲座时间】：2016-12-13 14:00【主讲人】：蔡慧，卡尔蔡司显微镜事业部显微镜部亚太实验室主任 2004年毕业于南洋理工大学，获工学学士学位。此后，加入星科金朋公司，任产品测试工程师。2007-2010年间，加入南洋理工大学，研究微电子器件的失效分析，主要专注于使用扫描电子显微镜、聚焦离子束显微镜以及透射电子显微镜对材料的表征。同时，完成了南洋理工大学的研究生学习，主要研究纳米互联技术。2010年加入蔡司显微镜事业部。2012年，提升为应用经理，负责亚太地区的电镜支持。现在，他是显微镜部亚太实验室主任，负责管理亚太地区显微镜部的实验室。【会议简介】通过使用特定能量的电子束轰击样品表面，搜集产生的背散射电子和二次电子，这是扫描电子显微镜最重要的信号来源。背散射电子来源于入射电子束与样品表面相互作用时，弹性散射过程所产生的高能电子。其有不同的种类，如经典的卢瑟福背散射电子、通道效应背散射电子以及低能损背散射电子。借助于蔡司专利的双子座镜筒技术，我们能够区分不同种类的背散射电子，从样品中获取最大量的信息。-------------------------------------------------------------------------------1、报名条件：只要您是仪器网注册用户均可报名参加。2、报名参会：http://www.instrument.com.cn/webinar/meeting/meetingInsidePage/2212 4、报名及参会咨询：QQ群—290101720，扫码入群“显微镜”http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/01/201701191701_669905_2507958_3.gif

常规扫描电子显微镜1 仪器组成与工作原理 60年代中期扫描电子显微镜(SEM)的出现，使人类观察微小物质的能力有了质的飞跃。相对于光学显微镜，SEM在分辨率、景深及微分析等方面具有巨大优越性，因而发展迅速，应用广泛。随着科学技术的发展，使SEM的性能不断提高，使用的范围也逐渐扩大。 常规SEM由以下基本部分组成(见图1)：产生电子束的柱形镜简，电子束与样品发生相互作用的样品室，检测样品室所产生信号的探头，以及将信号变因像的数据处理与显示系统。 镜筒顶端电子枪发射出的电子由静电场引导，沿镜简向下加速。在镜筒中，通过一系列电磁透镜将电子束聚焦并射向样品。靠近镜简底部，在样品表面上方，扫描线圈使电子束以光栅扫描方式偏转。最后一级电磁透镜把电子束聚焦成一个尽可能小的斑点射入样品，从而激发出各种成像信号，其强弱随样品表面的形貌和组成元素不同而变化。仪器(具有数字成像能力)将探头送来的信号加以处理并送至显示屏，即可显示出样品表面各点图像。 为了保证初始电子束在打到样品表面前其所台电子不被气体分子散射，电子束行进的整个路径需处于高真空状态，即不但要求电子枪、镜简内各处是高真空，而且样品室也必须维持高真空状态，通常达10-3Pa［1］。2 SEM的缺陷 由于工作原理及结构上的一些限制，使常规SEM的使用性能和适用范围受到很大影响。归纳起来，这些影响主要有：(1)样品必须干净、干燥。肮脏、潮湿的样品会使仪器真空度下降，并可能在镜简内各狭缝、样品室壁上留下沉积物，从而降低成像性能并给探头或电子枪造成损害。此限制使得对各种各样的含水样品不能在自然状态下观察。同样对挥发性样品也不能观察。 (2)样品必须有导电性。这是因为电子束在与样品相互作用时，会在样品表面沉积相当可观的电荷。若样品不导电，电荷累积所形成的电场会使作为SEM成像信号的二次电子发射状况发生变化，极端情况下甚至会使电子束改变方向而使图像失真。因此观察绝缘样品时、必须采取各种措施来消除所沉积的电荷，如在样品表面做导电性涂层或进行低压电荷平衡。然而这些措施的采用，对仪器本身提出更高要求，并使样品预处理变得繁琐、复杂。而导电涂层又带来了新问题：涂层是否会显著地改变样品外貌?涂层后的样品图像是涂层图像而非样品图像，这两者是否完全相同? (3)常规则信号探头使用光电倍增管放大原始成像信号，它对光、热非常敏感，因此不能观察发光或高温样品。成像过程中观察窗、照明器不能打开，给观察过程带来极大不便［2］。3 SEM的发展 针对SEM的缺陷，人们提出了各种解决办法，其中以近年开发的环境扫描电子显微镜(ESEM)技术最引人注目。 ESEM最大的优点在于允许改变显微镜样品室的压力、温度及气体成分。它不但保留了常规SEM的全部优点，而且消除了对样品室环境必须是高真空的限制。潮湿、油腻、肮脏、无导电性的样品在自然状态下都可检测，无需任何预处理。在气体压力高达5000Pa，温度高达1500℃，含有任何气体种类的多气环境中，ESEM都可提供高分辨率的二次电子成像，从而使常规SEM的使用性能及适用范围大幅度改善。 开发ESEM的关键在于取消对样品室高真空的限制。要做到这点．必须解决以下几个主要问题：(1)将镜简与样品室的真空环境分开。ESEM设计中的重大改进是将两个相距很近的限压光栏孔放入镜简的最后一组透镜中使其合为一体(见图2)。在多重限压光栏孔之下、之间、之上分别抽气以提供一个压强逐渐变化的真空：样品室可低至5000Pa，而镜筒中可达10-3Pa或更高。由于光栏孔放置很近，减少了电子束通过高气压段的距离(此结构已申请了多个专利)。 (2)对样品室真空度要求的降低，必然导致镜筒底部至样品表面这段距离内初始电子束电子被气体分子散射。这样一来，束电子是否还能保持足够的成像信号强度?要回答这一问题，有必要对电子束与气体分子间相互作用的过程进行分析。 散射是一个离散的过程。单个电子与气体分子碰撞发生散射的概率可按理想气体规律处理。因此，在到达样品表面之前，每个电子的碰撞次数是有限的且为整数。按照Poisson分布，结合理想气体定律可推导出一个电子完全不散射概率方程为：P(0)=e-kpd/TV.式中P(0)——一个电子完全不散射的概率 k——一个与气体种类有关的常数 V——束电子能量 P、T、d——分别代表样品室的气体压强、温度及电子束在气体中通过的距离(束气路径长度)。 显然，P(0)也可理解为未散射束电子形成的有效成像电流与电子束总电流的比值。由此式可知，若从结构上使d减小，样品室压强较高时，仍然能获得较高的成像电流。这一推论为ESEM的开发奠定了理论基础〔3J。 (3)需要一个在样品室处于高压强环境下仍然能起作用的二次电子探头。ESEM的二次电子探头是特别设计的，位于样品正上方。探头上施以致百伏的正电压以吸引由样品发射出的用于成像的二次电子。二次电于在探头电场中加速，并与样品室中的气体分子碰撞、电离，产生额外的电子和正离子。这种加速、电离过程多次重复，使初始二次电子信号呈连续比例级数放大而无须再使用光电倍增管。探头采集这些信号并将其直接传送到电子放大器放大成像。由于不使用光电倍增管，故ESEM对光、热不敏感。同时，当样品表面出现电荷积累时，信号放大过程中所产生的正离子会被吸引到样品表面，从而抑制了区域性电场，有效地消除了由于样品表面电荷积累而引起的信号失真，使得不导电的样品在自然、未涂层状态下亦可成像。[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=79550]常规扫描电子显微镜的特点和发展[/url]

湖南怀化学院德国蔡司公司SigmaHD型热场发射扫描电子显微镜于2015年10月正式投入使用并可对外提供测试服务。仪器配备：镜筒内二次电子(In-lens)、二次电子(SE2)、背散射电子(BSE)及能谱仪(EDS)等探测器。二次电子像分辨率可达1.0 nm (30 kV)。测试样品基本无需排队、可随到随测，2-4个工作日内给出测试结果。联系人：杨老师联系电话：18152731699

扫描电子显微镜（Scanning electron microscope--SEM）是以类似电视摄影显像的方式，通过细聚焦电子束在样品表面扫描激发出的各种物理信号来调制成像的显微分析技术。SEM在60’s商品化，应用范围很广；SEM成像原理与TEM完全不同，不用电磁透镜放大成像；新式SEM的二次电子分辨率已达1nm以下，放大倍数可从数倍原位放大到30万倍；景深大，可用于显微断口分析，不用复制样品，方便；电子枪效率不断提高，使样品室增大，可安装更多的探测器，因此，与其它仪器结合，可同位进行多种分析，包括形貌、微区成分、晶体结构。现在搜集一些相关的名词，确保在看文献时能够认识，不妨碍理解！请各位朋友多多参与，共同学习！先从我自己开始！http://www.chemshow.cn/bbs/App_Themes/Images/Smiley/Emot/em44.gif 背散射电子 背散射电子是指被固体样品中的原子核或核外电子反弹回来的一部分入射电子。用Ib示背散射电子流。 弹性背散射电子：一般样品表面原子核反弹回来可达数千至数万ev。非弹性背散射电子：电子在固体中经过一系列散射后最终由原子核反弹的或由核外电子产生的，不仅方向改变，能量也有不同程度的损失。其能量分布范围很宽，数十ev至数千ev。 特 征： 弹性背散射电子远比非弹性背散射电子所占的份额多 ；能量高，例如弹性背散射，能量达数千至数万ev ；背散射电子束来自样品表面几百nm深度范围 ；其产额随原子序数增大而增多 ；用作形貌分析、成分分析（原子序数衬度）以及结构分析（通道花样）。俄歇电子如果原子内层电子在能级跃过程中释放出来的能量ΔE并不以X射线的形式发射出去，而是用这部分能量把空位层的另一个电子发射出去（或空位层的外层电子发射出去），这一个被电离的电子称为俄歇电子。 每种原子都有自己的特定壳层能量，所以它们的俄歇电子能量也各有特征值。特征：1） 各元素的俄歇电子能量值很低，50~1500ev ；2） 来自样品表面1—2nm范围。其平均自由程很小（1 nm ）， 较深区域产生的俄歇电子向表面运动时必然会因碰撞损失能量而失去特征值的特点。因此，只有在距表面1nm左右范围内逸出的俄歇电子才具有特征能量。因此它适合做表面分析。希望对大家有点帮助

[b]显微镜的使用与保养[/b][b]一、使用方法[/b] 1．观察前的准备　　（1）置显微镜于平稳的实验台上，镜座距实验台边沿约为一寸左右。镜检者姿势要端正，一般用左眼观察，右眼便于绘图或记录，两眼必须同时睁开，以减少疲劳，亦可练习左右眼均能观察。显微镜构造见右图。　　（2）显微镜是光学精密仪器，在使用时要特别小心，使用前要熟悉显微镜的结构和性能，检查各总零件是否完好无损。镜身有无灰尘，镜头是否清洁，做好必要的清洁和调整工作。　　（3）调节光源　对光时应避免直射光源，因直射光源影响物像的清晰，损坏光源装置和镜头，并刺激眼睛。晴天可直接用窗外的散射光，如明暗天气，可用8－30W日光灯或显微镜灯照明调节光源及光照的一般步骤：　　将低倍物镜旋至镜筒下方，旋转粗调节轮，使镜头和载物台距离约为0.5cm左右。　　上升聚光器，使与载物台表面同样高。否则使用油镜时光线较暗。　　左眼看目镜，调节反光镜镜面角度（反光镜有凹平两面，光线较强自然光源，宜用平面镜；光线较弱的天然光源或人工光源，宜用凹面镜。）对光使全视野内为均匀的明亮度。凡检查染色标本时，光线应强；检查未染色标本时，光线不宜太强。可通过扩大或缩小光圈、升降聚光器、旋转反光镜调节光线．　　2．低倍镜观察。　　检查的标本须先用低信镜观察，因为低倍镜视野较大，易发现目标和确定检查的位置。　　（1）先将标本玻片置于载物台上，并将标本部位处于物镜的正下方，转动粗调节轮，下降物镜或上升载物台使物镜至标本0.5cm处。　　（2）左眼看目镜，同时反时针方向慢慢旋转粗调节轮，当在视野内出现物象后，改用细调节轮，上下微微转动，直至视野内获得清晰的物象。然后认真观察标本各部位，确定并将需进一步要观察的部位移视野中央，准备用高倍镜观察。　　3．高倍镜观察；　　将高倍镜转正至正下方，在转换接物镜时，需用眼睛在侧面观察，避免镜头与玻片相撞。然后由接目镜观察，再仔细调节光圈和聚光镜，使光线的明亮度适宜，同时再仔细正反两方向微转动细调节轮，直至获得清晰的物象后为止，找到最适宜于观察的部位。需进一步要观察的部位移视野中央，准备用油镜观察。　　4．油镜观察：　　（1）上升聚光器，全开虹彩光圈　　（2）用粗调节轮提起镜筒或下降载物台，转动转换器将油镜转至镜筒正下方。在玻片标本的镜检部位滴上一滴香柏油。右手顺时针方向慢慢转动粗调节轮使镜筒下降或载物台上升，与此同时，从显微镜的侧面观察使油镜浸入油中，直到几乎与标本接触时为止。注意不要压到标本，以免压碎玻片，甚至损坏油镜头。（3）从接目镜内观察，进一步调节光线，使光线明亮，再用粗调节轮将镜筒徐徐上升或将载物台徐徐下降，直到视野内出现物像为止，然后用细调节轮校正焦距。如油镜已离开油面而仍未见物象，必须再从侧面观察，将油镜降下，重复操作至物象看清为止。 ５．换片观察完一个标本后，如果想要再观察另一标本时，需先将高倍物镜（或油竟镜）转回到低倍物镜，取出标本，按放片的方法换上新片，即可观察。千万不可在高倍物镜（或油竟镜）下换片，以防损坏镜头。

各位高手：我最近在用背散射电子做了一个奥氏体不锈钢中残留铁素体的背散射成分像，可是用背散射像看到的结果和我采用化学腐蚀看到的结果相差比较大（也就是说采用化学腐蚀用光学显微镜看到的残留铁素体的面积要远远大于采用背散射电子看到的残留铁素体相），我想请教大家：用背散射电子看第二相的精确度有多高，是其成分只要不同于基体，他就会成像吗？因为我觉得不论是基体还是第二相，都会有一定的成分梯度，这个我应该怎么理解呢，谢谢大家了

请教各位，十几微米直径的纤维，如何处理才能使表面变平呢？不平的话是不是做不了背散射电子呢？大家都是怎么做纤维的背散射的。谢谢啦！

我是刚毕业的学生,刚到公司上班,被分到测试中心从事扫描电子显微镜的工作,我以前没接触电镜,想了解具体一下背散射,希望各位前辈多多指导!谢谢![em0812]

筹建实验室，位于上海高校咨询并预备购买一台透射电子显微镜（非高分辨），预算经费在250万左右另求购一台光学显微镜，透射，反射，偏光，1000倍放大，可通过适配器配消费级数码相机代理请回帖，再进一步联系

[b][color=#000000]扫描电子显微镜价格[/color][/b][color=#000000]扫描电子显微镜的价格？这个是很多科研人关心的问题之一，我们想知道电子显微镜多少钱（大概一个范围）；其实，我们知道显微镜的价格是不便宜的，基本的一个范围就是30-100万，特别是高端的扫描电子显微镜价格200-300万也是什么不可能的事。下面小冉就给大家说说扫描显微镜的工作原理和价格以及其用途，给大家做一个了解和参考！[/color][color=#000000][/color][color=#000000][/color][align=center][color=#000000][img=扫描电子显微镜原理及功能用途,400,412]http://www.gdkjfw.com/images/image/99161528266162.jpg[/img][/color][/align][color=#000000][/color][color=#000000][color=#000000]　　[/color][b][color=#000000]扫描电子显微镜多少钱？[/color][color=#000000][/color][/b][/color][color=#000000][b][color=#000000][/color][color=#000000][/color][/b][/color][color=#000000]　　FEI Inspect S50扫描电子显微镜参考成交价格：200万元[/color][color=#000000]　　FEI Inspect F50场发射扫描电子显微镜参考成交价格：300万元[/color][color=#000000]　　FEI Quanta 650 FEG环境扫描电镜参考成交价格：43万元[/color][color=#000000]　　FEI Quanta 250环境扫描电子显微镜参考成交价格：200万元[/color][color=#000000]　　FEI Magellan 400L XHR场发射扫描电子显微镜参考成交价格：200万元[/color][color=#000000]　　注：价格来源于网络，仅供参考[/color][color=#000000][/color][color=#000000][color=#000000]　　[/color][b][color=#000000]扫描电子显微镜结构图[/color][color=#000000][/color][/b][/color][color=#000000][b][color=#000000][/color][color=#000000][/color][/b][/color][align=center][color=#000000][b][color=#000000][img=扫描电子显微镜原理及功能用途,350,456]http://www.gdkjfw.com/images/image/28441528266163.jpg[/img][/color][/b][/color][/align][align=center][color=#000000]扫描电子显微镜结构图[/color][/align][color=#000000][/color][color=#000000][color=#000000]　　[/color][b][color=#000000]扫描电子显微镜工作原理[/color][color=#000000][/color][/b][/color][color=#000000][b][color=#000000][/color][color=#000000][/color][/b][/color][color=#000000]　　扫描电子显微镜可粗略分为镜体和电源电路系统两部分。镜体部分由电子光学系统（包括电子枪、扫描线圈等）、试样室、检测器以及真空抽气系统组成[/color][color=#000000][/color][align=center][color=#000000][img=扫描电子显微镜原理及功能用途,454,389]http://www.gdkjfw.com/images/image/24361528266163.jpg[/img][/color][/align][align=center][color=#000000]扫描电子显微镜原理图[/color][/align][color=#000000]　　从图可以看出，由三极电子枪所发射出来的电子束（一般为50μm），[/color][color=#000000]　　在加速电压的作用下（2～30kV），经过三个电磁透镜（或两个电磁透镜），汇聚成一个细小到5nm的电子探针，在末级透镜上部扫描线圈的作用下，使电子探针在试样表面做光栅状扫描（光栅线条数目取决于行扫描和帧扫描速度）。由于高能电子与物质的相互作用，结果在试样上产生各种信息如二次电子、背反射电子、俄歇电子、X射线、阴极发光、吸收电子和透射电子等。因为从试样中所得到各种信息的强度和分布各自同试样表面形貌、成分、晶体取向、以及表面状态的一些物理性质（如电性质、磁性质等）等因素有关，因此，通过接收和处理这些信息，就可以获得表征试样形貌的扫描电子像，或进行晶体学分析或成分分析。[/color][color=#000000]　　为了获得扫描电子像，通常是用探测器把来自试样表面的信息接收，再经过[/color][color=#000000]　　信号处理系统和放大系统变成信号电压，最后输送到显像管的栅极，用来调制显像管的亮度。因为在显像管中的电子束和镜筒中的电子束是同步扫描的，其亮度是由试样所发回的信息的强度来调制，因而可以得到一个反映试样表面状况的扫描电子像，其放大系数定义为显像管中电子束在荧光屏上扫描振幅和镜筒电子束在试样上扫描振幅的比值，即[/color][color=#000000]　　M＝L/l＝L/2Dγ[/color][color=#000000]　　式中M－放大系数；[/color][color=#000000]　　L－显像管的荧光屏尺寸；[/color][color=#000000]　　l－电子束在试样上扫描距离，它等于2Dγ，其中D是扫描电子显微镜的工[/color][color=#000000]　　作距离；[/color][color=#000000]　　2γ－镜筒中电子束的扫描角。[/color][color=#000000][/color][align=center][color=#000000][img=扫描电子显微镜原理及功能用途,400,363]http://www.gdkjfw.com/images/image/56411528266163.jpg[/img][/color][/align][color=#000000][/color][color=#000000][color=#000000]　　[/color][b][color=#000000]扫描电子显微镜用途[/color][color=#000000][/color][/b][/color][color=#000000][b][color=#000000][/color][color=#000000][/color][/b][/color][color=#000000]　　最基本的功能是对各种固体样品表面进行高分辨形貌观察。大景深图像是扫描电子显微镜观察的特色，例如：生物学，植物学，地质学，冶金学等等。观察可以是一个样品的表面，也可以是一个切开的面，或是一个断面。冶金学家已兴奋地直接看到原始的或磨损的表面。可以很方便地研究氧化物表面，晶体的生长或腐蚀的缺陷。它一方面可更直接地检查纸，纺织品，自然的或制备过的木头的细微结构，生物学家可用它研究小的易碎样品的结构。例如：花粉颗粒，硅藻和昆虫。另一方面，它可以拍出与样品表面相应的立体感强的照片。[/color][color=#000000]　　在扫描电子显微镜应用中，很多集中在半导体器件和集成电路方面，它可以很详细地检查器件工作时局部表面电压变化的实际情况，这是因为这种变化会带来象的反差的变化。焊接开裂和腐蚀表面的细节或相互关系可以很容易地观察到。利用束感生电流，可以观测半导体P—N结内部缺陷。[/color][color=#000000]　　电子束与样品作用区内，还发射与样品物质其他性质有关信号。例如：与样品化学成分分布相关的，背散射电子，特征X射线，俄歇电子，阴极荧光，样品吸收电流等；与样品晶体结构相关的，背散射电子衍射现象的探测；与半导体材料电学性能相关的，二次电子信号、电子束感生电流信号；在观察薄样品时产生的透射电子信号等。目前分别有商品化的探测器和装置可安装在扫描电子显微镜样品分析室，用于探测和定性定量分析样品物质的相关信息。[/color][color=#000000]　　扫描电子显微镜对于固体材料的研究应用非常广泛，没有任何一种仪器能够和其相提并论。对于固体材料的全面特征的描述，扫描电子显微镜是至关重要的。[/color][color=#000000][/color][align=center][color=#000000][img=扫描电子显微镜原理及功能用途,446,310]http://www.gdkjfw.com/images/image/52861528266163.jpg[/img][/color][/align][color=#000000][/color][color=#000000][color=#000000]　[/color][b][color=#000000]　扫描电子显微镜功能[/color][color=#000000][/color][/b][/color][color=#000000][b][color=#000000][/color][color=#000000][/color][/b][/color][color=#000000]　　1、扫描电子显微镜追求固体物质高分辨的形貌，形态图像(二次电子探测器SEI)-形貌分析(表面几何形态，形状，尺寸)[/color][color=#000000]　　2、显示化学成分的空间变化，基于化学成分的相鉴定---化学成分像分布，微区化学成分分析[/color][color=#000000]　　1)用x射线能谱仪或波谱(EDSorWDS)采集特征x射线信号，生成与样品形貌相对应的，元素面分布图或者进行定点化学成分定性定量分析，相鉴定。[/color][color=#000000]　　2)利用背散射电子BSE)基于平均原子序数(一般和相对密度相关)反差，生成化学成分相的分布图像；[/color][color=#000000]　　3)利用阴极荧光，基于某些痕量元素(如过渡金属元素，稀土元素等)受电子束激发的光强反差，生成的痕量元素分布图像。[/color][color=#000000]　　4)利用样品电流，基于平均原子序数反差，生成的化学成分相的分布图像，该图像与背散射电子图像亮暗相反。[/color][color=#000000]　　5)利用俄歇电子，对样品物质表面1nm表层进行化学元素分布的定性定理分析，[/color][color=#000000]　　3、在半导体器件(IC)研究中的特殊应用：[/color][color=#000000]　　1)利用电子束感生电流EBIC进行成像，可以用来进行集成电路中pn结的定位和损伤研究[/color][color=#000000]　　2)利用样品电流成像，结果可显示电路中金属层的开、短路，因此电阻衬度像经常用来检查金属布线层、多晶连线层、金属到硅的测试图形和薄膜电阻的导电形式。[/color][color=#000000]　　3)利用二次电子电位反差像，反映了样品表面的电位，从它上面可以看出样品表面各处电位的高低及分布情况，特别是对于器件的隐开路或隐短路部位的确定尤为方便。[/color][color=#000000]　　4、利用背散射电子衍射信号对样品物质进行晶体结构(原子在晶体中的排列方式)，晶体取向分布分析，基于晶体结构的相鉴定。[/color][color=#000000]　　扫描电子显微镜对科学研究与企业生产都有巨大的作用，在新型陶瓷材料显微分析中也有广泛的应用。上文就是小编整理的扫描电子显微镜的工作原理和应用介绍，在这方面有兴趣的朋友可以做进一步的深入研究。[/color]