材料现代微观分析技术——基本原理及应用 教学课件 ppt 作者 李炎 编著第6章 扫描电子显微镜.ppt

扫描电子显微镜 (SEM) 扫描电镜的性能 场发射扫描电子显微镜 场发射扫描电子显微镜（配有能谱仪） 钨灯丝扫描电子显微镜－配有能谱仪 一.SEM结构及工作原理图 电子光学系统 信号检测放大系统 图象显示记录系统 真空系统 电源系统 1.电子光学系统的组成 电子光学系统 电子枪的种类 扫描线圈——使电子束偏转 样品室—放置样品.安置信号探测器 2. 信号检测放大系统 检测器 3.图像显示记录 4. 真空系统 5.电源系统 二. 主要性能 影响分辨率的因素 b. 检测信号 C.电子束在样品中的作用效应 成像单元 2.放大倍数M 3.景深（Ff）是样品上高低不同部位同时聚焦的能力范围 样品制备 -1 不导电试样二次电子像的表面荷电现象 样品制备 -2 扫描电镜的图像衬度 常用的图像衬度有两种： 表面形貌衬度（二次电子像衬度） 由于试样表面形貌差别而形成的衬度。 原子序数衬度（背散射电子像衬度） 由于试样表面物质原子序数或化学成分差别而形成的衬度。 1.表面形貌衬度二次电子产额与样品倾斜角的关系 原子序数衬度 原子序数衬度背散射电子产额与原子序数的关系 原子序数衬度应用上的注意 信息叠加 信息叠加例1 扫描电镜应用例 失效分析例-1 失效分析例-2 钢中缩松 解理断口 断面上的韧窝 试样表面的裂纹和空洞 疲劳表面 大变形Cu-Cr合金 钢/TiC陶瓷爆炸焊接界面 VC增强高速钢滚动磨损后的纵剖面 金刚石的自由生长表面 自由生长台阶 ZrO2-Y2O3陶瓷烧结自然表面 高钒高速钢 钢/WC金属陶瓷复合材料 定向生长的石英表面 微孔材料 多孔SiC陶瓷的二次电子像 一维纳米材料 一维纳米材料 纯铁氧化(600℃,10-4Pa氧分压)成为Fe2O3 纯铁表面Fe2O3晶粒的生长反应速率呈抛物线关系 蝴蝶的翅膀 河蚌壳珍珠层的微结构 棱柱层的微结构 葫芦科花粉外壁微结构 人发微结构 昆 虫 入侵人类细胞的沙门氏菌（红色部分）色彩增强SEM像 大肠杆菌 习 题 1.扫描电镜图像衬度有几种类型，分别用于做哪些工作？ 2.影响扫描电镜分辨率的主要因素是什么？ 3.二次电子像景深大的原因是什么？ 4.扫描电镜成像原理与透射电镜有何区别？ 苍蝇的头部 蚂蚁 据美国疾病控制和预防中心称，沙门氏菌是一种可导致疾病的细菌，每年造成美国死亡4万人。吃被污染的食物是感染沙门氏菌的主要原因之一。 背散射电子能量较高，离开样品后沿直线轨迹运动，检测到的背散射电子信号强度要比二次电子低得多，要避免粗糙表面对原子序数像衬度的干扰，被分析样品只进行抛光而不必腐蚀。 原子序数衬度可以定性地进行化学成分分析。 成分有差别 形貌无差别 成分无差别 形貌有差别 成分，形貌都有差别 Al/Ni 复合材料 Accelerating Voltage：1.5kV Photo Magnification：×20,000 1μm 形貌信息像 复合信息像 信息叠加例2 失效分析显微组织分析表面工程生物样品植物样品 河流花样 舌状花样 锻态 铸态 拉伸横断面 拉伸纵断面 表面 表面 裂纹大都平行于表面 正方相 (细小颗粒)和立方相(大晶粒)的混合结构 原子序数像（试样抛光未腐蚀） 原子序数像（试样抛光未腐蚀） NiFe纳米阵列 Co单晶纳米丝 ZnO纳米阵列 碳纳米线自旋成的螺旋形碳管 (a)应前 14℃ 2.1 min 15 min 25min (e) 84.38min 50min 68 min 87 min 河蚌壳断口形貌 贝壳珍珠层是一种天然纳米结构复合材料，具有无可比拟的高强度和高韧性 。最外层为硬化蛋白组成的角质层，厚度极薄，中间为棱柱层，厚度一般小于1mm，最内层为珍珠层（方解石或文石）较厚，一般约1至5mm。 棱柱层断面 棱柱层侧面 A甜瓜 B苦瓜 C丝瓜 D瓠子 E小葫芦 F西瓜 1.5KX 1.5KX 1.0KX 1.5 KX 0.7KX 1.5KX * * 扫描电镜的商品化始于六十年代中期。它的成像原理与光镜和透射电镜完全不同。 SEM不用透镜放大成像，而用细聚焦电子束在样品表面扫描，激发样品产生各种物理信号，检测二次电子和背散射电子信号调制成像（类似电视摄影显像方式)。 金相显微镜: