使用JSM-6380LA扫描电镜对45钢和ABS材料的研究.doc

目 录 摘 要 - 2 - 1 前 言 - 2 - 1.1 研究背景与意义 - 2 - 1.2 扫描电子显微镜工作原理 - 3 - 1.3 扫描电子显微镜的结构简介 - 3 - 1.3.1 电子光学系统 - 3 - 1.3.2 信号收集处理、图像显示和记录系统 - 3 - 1.3.3 真空系统 - 3 - 1.4 扫描电镜发展现状 - 3 - 1.5 扫描电镜在断口分析中的应用 - 3 - 1.6 实验目的 - 3 - 2 实验内容及方法 - 4 - 2.1 试样材料及试样制备 - 4 - 2.1.1 试样材料 - 4 - 2.1.2 断口制备 - 4 - 2.2 实验方法 - 5 - 2.3 SEM工作参数 - 5 - 3 实验结果分析 - 6 - 3.1 45钢退火件 - 6 - 3.1.1 断口微观形貌 - 6 - 3.1.2 不同电压条件对图像质量的影响 - 6 - 3.1.3 不同束斑直径条件对图像质量的影响 - 7 - 3.1.4 不同工作距离条件对图像质量的影响 - 8 - 3.2 高温烧结状态的Al2O3陶瓷 - 9 - 3.2.1 断口微观形貌 - 9 - 3.2.2 不同导电情况对图像质量的影响 - 9 - 3.2.3 不同加速电压条件对图像质量的影响 - 10 - 3.2.4 不同束斑直径条件对图像质量的影响 - 11 - 3.2.5 不同工作距离条件对图像分质量的影响 - 12 - 3.3 ABS树脂 - 13 - 3.3.1 断口微观形貌 - 13 - 3.3.2 不同加速电压条件对图像质量的影响 - 13 - 3.3.3 不同束斑直径条件对图像质量的影响 - 14 - 3.3.4 不同工作距离条件对图像质量的影响 - 15 - 4 结 论 - 16 - 参考文献 - 17 - 摘 要 本文通过使用JSM-6380LA扫描电镜对退火、淬火+低温回火状态的45钢，高温烧结状态的Al2O3陶瓷和ABS树脂断口进行了分析；系统研究了材料导电情况、束斑直径、加速电压、工作距离以及扫描速度对于扫图像质量的影响规律。 关键词：束斑直径；加速电压；工作距离；扫描速度；图像质量 1 前 言 1.1 研究背景与意义 图1 入射电子束轰击样品产生的信息示意图[1] 1.2 扫描电子显微镜工作原理 图2 扫描电镜成像示意图[1] 1.3 扫描电子显微镜的结构简介 扫描电子显微镜是由电子光学系统；信号收集处理、图像显示和记录系统；真空系统三个基本部分组成[2]。 1.3.1 电子光学系统 1.3.2 信号收集处理、图像显示和记录系统 1.3.3 真空系统 1.4 扫描电镜发展现状 1.5 扫描电镜在断口分析中的应用 1.6 实验目的 2 实验内容及方法 本次实验的目的是利用扫描电镜对金属材料和无机材料断口进行分析，在不同的仪器参数下分析扫描电镜图像的图像质量，也就是说在不同的导电情况、加速电压、束斑直径、工作距离以及扫描速度的条件下，图像清晰度的变化。所以，对于相同的材料，可以采用控制变量法，改变一个参数，而保持其他参数不变，得到一组图像，然后对其进行分析。其实验内容与方法如下： 2.1 试样材料及试样制备 2.1.1 试样材料 本次实验的金属材料试样为45钢、非金属材料试样为高温烧结状态的Al2O3陶瓷及ABS树脂。其中45钢、高温烧结状态的Al2O3陶瓷及ABS树脂为比较典型的金属材料和无机材料，且容易获得。45钢的试样加工工艺分为两种，一种为退火状态。退火热处理工艺为850℃退火，保温2.5h。 2.1.2 断口制备 45钢退火件硬度较低，可使用锯条将热处理后的试样锯断至2/3处，然后沿切割断口处将其敲断。由图3试样断口宏观形貌可以看出，断口呈现平齐而光亮状，并且断面呈结晶状。 图3 45钢退火件宏观断口 高温烧结状态的Al2O3陶瓷状态较脆，可直接敲断，试样大小要适合样品座尺寸。从图5断口形貌可以看出，陶瓷断口极其不规则，但由于扫描电镜的景深很大，所以不会影响其微观形貌的观察。 图5高温烧结Al2O3陶瓷宏观断口 ABS树脂较脆，可直接将其折断。 所有断口试样制备成功后，将试样放在盛有无水乙醇的超声波清洗器中，目的是为了去除断口表面的污染物，因为这些污染物会在扫描电镜中掩盖原本试样的某些细节。 准备导电的陶瓷实验前要将敲断后的陶瓷表面进行喷金：使用导电胶将干燥后的Al2O3陶瓷块带放在黄铜基座上，并将试样放在表面喷金仪器JFC-1600 AUTO FINE COATER中，随即在仪器中进行表面喷铂金，10min后表面喷金结束。 2.2 实验方法 将黄铜基座安置在SEM样品室中的载物台上，抽至高真空后进行拍照。在每一个试样的每一