扫描电镜成像

通过之前的 “如何通过选择加速电压来提高扫描电镜的图像质量” 与 “样品导电性对扫描电镜成像的影响” 这两篇文章，大家都了解了加速电压与样品导电性对图像的成像质量有非常大的影响。其实，除了加速电压与样品的导电性，电镜的束流强度、图像亮度对比度、图像像散等都会影响扫描电镜图像的成像质量。今天，这篇文章将围绕如何选择束流强度，提高样品的成像质量。

通过之前的文章，大家了解了 “加速电压” 与 “束流强度” 对图像的成像质量有非常大的影响。其实除了加速电压、样品的导电性、电镜的束流强度，像散、图像的亮度对比度等都会影响扫描电镜图像的成像质量。今天，这一篇文章将教大家了解消除像散的重要性，提高样品的成像质量。

通常来说，操作人员更愿意使用更高的加速电压去成像，当加速电压较大时，信噪比更好，分辨率更高，更容易得到“清晰”的图像。但低加速电压却是当今扫描电镜的发展趋势，这是什么原因呢？今天，这篇文章将围绕“低加速电压成像”展开讨论。电子束与样品相互作用将会激发出多种电子信号，包括背散射电子（BSE）、二次电子（SE）等。二次电子（SE）主要表征样品的表面形貌信息，激发深度一般低于 10nm，主要表征样品的表面形貌信息。

本文从扫描电镜二次电子像成像原理出发，分析用扫描电镜测量纳米尺度时可能出现的成像误差。重点分析了《成份边界的成像误差》，并提出了减小成份边界成像误差的方法。分析了《台阶的成像误差》也提出了减小台阶成像误差的方法。同时提请纳米测量者注意《渐变边界的成像误差》。在讨论中提出：在纳米测量中，应尽量避免用边界作为测量的标记点或标记线；纳米标准器具，更应避免用边界作为标记点或标记线；最好用成份细线的中心点或中心线作为标记点或标记线；其次是用小颗粒的中心点，细刻线的中心线作为标记点或标记线。为研究纳米标准器具提出了技术方向。

扫描电镜（SEM）用电子束扫描样品表面，收集携带电子束与样品相互作用信息的反射电子。如果样品仓内残留有空气，空气原子与电子束相互作用，部分偏转电子，并在图像上增加噪声。这就是扫描电镜成像前必须达到一定真空度的原因。但是，虽然高的真空对于准确的分析来说是至关重要的，但它也会对某些类型的材料成像产生负面影响，例如含有水分的样品。阅读这篇博客，了解如何在扫描电镜的真空环境中观察对真空敏感的样品，并保持样品结构完整。

样品制备在扫描电镜分析中占有重要地位，它关系到微观图像的观察效果。如果制备的样品不适用于扫描电镜的观察条件，则很难拍摄出好的图像。众所周知，理想的扫描电镜样品一定是导电性非常好的，例如金颗粒、锡球等金属类材料。对于不导电的样品，如生物材料、纸张、塑料和陶瓷等，容易造成放电、图像漂移等现象，这些都是荷电效应产生的。

扫描电镜作为一种有效的显微结构分析工具，可以对各种材料进行多种形式的表面形貌的观察与分析。他具有分辨率高、景深长、成像富有立体感等优点。利用扫描电镜的图像研究法分析显微结构，其内容丰富、方法直观。随着现代生活对新型建材的需求不断增长，扫描电镜显微测试技术在无机非金属材料学科领域中的应用也日益广泛。

扫描电镜主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态，即用极狭窄的电子束去扫描样品，通过电子束与样品的相互作用产生各种效应，其中主要是样品的二次电子发射。扫描电子显微镜可以观察到样品表面的微观结构，从微观结构出发来分析一下锂电池负极材料的内部结构。

扫描电镜是用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像，所成的像立体感强，比较直观，其附件能谱仪可对微区进行化学成分分析。随着科学技术的迅猛发展，犯罪分子作案的手段越来越技能化。在许多重大刑事案件中，微量物证是犯罪分子最容易忽略的，扫描电镜在此发挥功效。

扫描电镜作为一种基础显微成像工具，因具有超高的放大能力，从而被高校、科研院所、材料研发和质量分析部门广泛用于研发、生产过程。相比于光学放大器件，扫描电子显微镜使用电子束进行成像，放大、分辨能力比光学显微镜有非常大的提升。

对于常用的金属合金材料（Al，Ti，Fe和Ni），其材料性质和性能主要取决于金属材料组分，金相组织，关键微结构的分布。相比于传统方法使用的金相显微镜，飞纳台式扫描电镜不仅可以在更高倍数下进行观察，还可以使用3D形貌模式金相成像。

随着荧光蛋白的使用增加，荧光成像技术已经成为一个重要的应用。此外，电子显微镜能够提供高分辨率的观察， 透射电子显微镜（TEM）能够观察薄片样品的结构，而扫描电镜（SEM）常用来观察样本表面的形貌。多年来，植物科学和扫描电镜一直是密切相关的。这篇博客将会告诉你如何使用扫描电镜，以及它的优势和面临的挑战。需要注意的是，相比工业制造中的应用，扫描电镜不仅可以用于研究解剖学和生理学，还可以分析植物成分，如纤维。

日立电镜SU9000因内透镜的设计，成为目前分辨率最高的扫描电镜。本文通过几个例子展示了SU9000在不同成像模式下的高分辨观察功力。

扫描电镜主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态，即用极狭窄的电子束去扫描样品，通过电子束与样品的相互作用产生各种效应，其中主要是样品的二次电子发射。扫描电子显微镜可以观察到样品表面的微观结构，从微观结构出发来分析一下种植牙钉材料的表面情况。

扫描电镜激发样品的物理信号（二次电子、背散射电子、特征 X 射线等）主要取决于入射电子束的加速电压，当高能量的电子束入射到同一样品时，入射电子束与试样相互作用区范围的大小随加速电压的升高而增大。

在日常生活中，我们使用到的很多物品都是由纤维生产的。使用扫描电镜（SEM）来分析纤维，可以得到高分辨率的图像、元素信息，还可以在短短几分钟内自动测量数千个纤维直径。

扫描电镜（SEM）是我们观察微观世界强有力的工具，然而，成像原理限制了它们只能以黑白图片的形式呈现在我们面前。黑白图片往往给人一种复古又带着一丝单调的感觉，而彩色图片更贴近现实生活，艳丽、唯美、淡雅。科学工作者们也耐不住寂寞，发挥着艺术天赋，想尽办法给电镜图片上色，用更加直观的图片让人们感受大自然美。

SED和BSD已经是所有电镜中常用于成像的两种探头，相辅相成完成了各类形貌表征、衬度区分等。两种探头虽然在功能上有重叠的部分，但也有各自的优势，对于一套完整的扫描电镜而言，两者往往缺一不可。之前我们讨论过BSD相对于SED的优势，主要体现在直观的相区衬度差异和较低的真空要求。那么SED相对于BSD的优势呢？且看以下两组照片（使用飞纳台式扫描电镜拍摄）：

扫描电镜主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态，即用极狭窄的电子束去扫描样品，通过电子束与样品的相互作用产生各种效应，其中主要是样品的二次电子发射。扫描电子显微镜可以观察到样品表面的微观结构，从微观结构出发来分析一下浮游植物的表面情况。

随着社会和科学技术不断发展，人们对于材料的要求不断提高，这就需要对陶瓷的各种理化性能有更深层次的了解。而陶瓷材料的物理性能很大程度上取决于其微观结构[1]，扫描电镜图像具有分辨率高，放大倍数可调范围宽，成像富有立体感等特点，被广泛应用于陶瓷材料等研究领域。使用国仪量子的场发射扫描电镜SEM5000可以很方便地观察陶瓷材料及其相关制品的显微结构，此外搭配X射线能谱仪可以快速对材料元素组成进行判定。

相信大家都知道扫描电镜的背散射电子（BSE），背散射电子是被固体样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子。其中包括弹性背散射电子和非弹性背散射电子。大家可以这样想象：当我们用乒乓球（入射电子）砸向石头（原子核）时，乒乓球便会被反弹回来，反弹回来的这些乒乓球便是背散射电子。因此，当原子序数越大，原子核所带正电荷就越多，能够反弹回来的背散射电子便会越多，在扫描电镜成像上的体现就是信号量较充足。

扫描电镜主要是利用二次电子信号成像来观察样品的表面形态，即用极狭窄的电子束去扫描样品，通过电子束与样品的相互作用产生各种效应，其中主要是样品的二次电子发射。扫描电子显微镜可以观察到样品表面的微观结构，从微观结构出发来分析一下镀层鼓包的原因。

近年来，随着科技的发展和材料尺寸的不断缩小，扫描电镜（SEM）已经成为一种非常有价值的表征方法。SEM作为一种通用的工具，方便用户可以对各种各样的材料进行多种不同类型的分析。为获得更好的结果，用户应该仔细设定SEM参数。其中一个设置是束斑直径，即照射在样品上的电子束直径。在这篇博客中，阐述了如何在SEM中调整束斑直径，以及如何在高分辨率成像和大束流之间实现平衡，以获得最佳结果。

上一篇文章中（扫描电镜选型指南【上】）我们就放大倍数、分辨率和电子源这三个方面，讲解了扫描电镜的基本性能。这篇文章将继续围绕台式扫描电镜的基本性能以及设备性能拓展和用户体验为大家提供足够的信息来选择最适合您需求的电子显微镜。

飞纳台式扫描电镜在锂离子电池领域的最新应用——结合手套箱飞纳电镜手套箱版：市面上唯一一台可以放置在手套箱内进行工作的扫描电镜。锂电池材料在检测过程中，为了防止空气与锂电池材料的相互反应，往往需要在惰性气体环境下进行工作。氩（Ar）气手套箱是最常用的隔绝空气设备。飞纳电镜开创了扫描电镜在氩（Ar）手套箱内进行正常工作的先例。扫描电镜如何实现在氩（Ar）手套箱内进行正常工作？飞纳电镜自身的天然优势是基础：1.集成化程度高：占用空间小，主机尺寸仅为 286(w) x 566(d) x 495(h)，可放置在手套箱内；2.结构精简：除主机系统外，只需要配置一个外置隔膜泵，而隔膜泵管道可以通过 feedthrough连接到手套箱外部；3.系统安全性好：飞纳电镜采用 Linux 系统，无需担心系统遭到病毒破坏时，需将电镜取出修理；4.系统的防震性能：飞纳电镜工作时，全部电子光学元件连同样品杯是固定在一起的，外界的震动不会引起图像成像的模糊，完全可以放置在手套箱这种不是特别稳定的工作环境下；5.上提式舱门进样：相比于传统正面推拉式进样，或者侧窗快速进样口推拉式进样，飞纳电镜在进样时舱门是上提式打开的，这样不但节省了大量空间，用户还可以清楚看到装样的过程，飞纳电镜舱门设有保护装置，可以避免误操作；6.灯丝寿命长：用户可以连续使用数年而不需要更换灯丝，也就不需要将电镜从手套箱内取出；除了飞纳电镜自身的天然优势，飞纳电镜研发团队克服了在氩气环境下，高压部件火花放电的问题。扫描电镜在工作过程中，高压发生装置往往会产生数十千伏的高压，而氩气相比空气，更容易被电离，引起高压击穿，轻则影响高压的产生，重则损坏仪器元件。飞纳电镜氩（Ar）气体手套箱版成功地将所有高压发生元件束缚在耐高压树脂保护环境下，成功避免了氩（Ar）气体环境下高压不稳定的问题。

在扫描电镜应用中，低真空技术可以实现对非导电样品的直接观察，无需喷镀贵金属，以免造成样品表面细节被掩盖、尺寸发生改变，成分信息减弱或消失等情况。低真空技术是利用入射电子束电离样品仓内空气分子产生正离子和自由电子（如图 1 所示），正离子在样品表面荷电所形成的负电场的吸引下与负电荷产生中和，从而消除样品表面荷电。

扫描电镜作为微观形貌物证对司法鉴定至关重要，案发现场采集的物证材料通常是微量的。物证材料成分各异，种类繁多，考虑到“先无损，再有损”的检测原则，扫描电镜结合能谱结果分析成为一种良好的选择。

飞纳扫描电镜以卓越的微观检测能力被大家熟知，简单的操作、方便的测样、快速的成像以及友好的界面为飞纳带来了不少粉丝。其实，飞纳电镜除了强大的微观检测能力之外，它也有许多实用的可拓展功能。飞纳电镜的这些“三头六臂”让客户在进行微观分析时如虎添翼，今天就来谈一谈其中被很多人关注的 颗粒统计分析测量系统。

传统意义上来说扫描电镜即是新型的电子光学仪器。它具有制样简单、放大倍数可调范围宽、图像的分辨率高、景深大等特点。数十年来，扫描电镜已广泛地应用在生物学、医学、冶金学等学科的领域中。随着各个学科的深入交叉，不同的需求越来越多，扫描电镜的附加功能也越来越多，例如，在扫描电镜上增加阴极荧光（CL）、冷热台、EBSD、电极插件等等，这些一般都是应用于科研工作中，而除此之外的针对不同样品的特殊要求的拓展却并不多。在台式扫描电镜中却有专门针对客户不同需求所设计的不同专业的软件，对于不同类型样品和要求的客户来说，大大提高了扫描电镜的拓展功能和使用效率，可以解决许多实际问题，因此在各行各业中应用越来越广泛。

在食品科学领域中，研究人员面临着许多不同的、具有挑战性的显微任务：从颗粒和纤维分析，到食品保存、食品微生物和食品病原体。食品科学研究和扫描电镜（SEM）一直具有很强的相关性。扫描电镜（SEM）可以用于各种各样的领域研究，从草药到水果，从加工食品到自然成分。这篇博客可以帮助了解如何使用扫描电镜（SEM），以及它所带来的好处和挑战。