掃描電鏡是材料表征時(shí)所廣泛使用的強(qiáng)有力工具，具有景深大，圖像富有立體感，分辨率高，圖像放大倍數(shù)高，顯像直觀，樣品制備過程相對簡單，可連接EDAX(X-射線能譜分析儀)進(jìn)行微區(qū)成分分析等特點(diǎn)。被廣泛應(yīng)用于生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、古生物學(xué)、地質(zhì)學(xué)、化學(xué)、物理、電子學(xué)及林業(yè)等學(xué)科和領(lǐng)域。

掃描電鏡成像技術(shù)

　　掃描電鏡操作有許多調(diào)整環(huán)節(jié)，但Z終反映在掃描電鏡參數(shù)的變化上，對圖像的形成和質(zhì)量均有直接影響。圖為入射到樣品表面的電子束，其中有四個(gè)參數(shù)加速電壓E0、電子束流Ip、電子束斑直徑dp、孔徑半角ap與電子束直接相關(guān);V為樣品附近的真空度。分別設(shè)定或調(diào)整以上幾個(gè)參數(shù)，可以獲得不同的成體模式。

　　1、常規(guī)成像

　　按常規(guī)操作要點(diǎn)調(diào)整掃描電鏡，可以獲得優(yōu)質(zhì)圖像。對于大多數(shù)樣品能夠滿足要求。

　　2、低襯度成像

　　減小聚光鏡激勵(lì)，增大dp，使得ip顯增加樣品也可以適度傾斜。適于自然襯度低的樣品的觀察，如表面平坦或成分均一的樣品。

　　3、大景深成像

　　選用大工作距離(WD)和小物鏡光闌，使ap減小，提供大景深圖，樣品深度方向的細(xì)節(jié)可以辨認(rèn)，適用于材料斷口或表面起伏大的樣品。

　　以上三種成僚技術(shù)在常規(guī)掃描電鏡上均可以實(shí)現(xiàn)，也是Z常用的技術(shù)。

　　4、高分辨成像

　　選用較高E0，例如20kv～30kv增加聚光鏡激勵(lì)，減小dp減小WD;選用場發(fā)射電子槍和Inlens探測器等是高分辨成的必需條件。對于納米材料的研究是非常必要的。

　　5、低加速電壓成像

　　選用低加速電壓，例如E0=1kv～5kv，獲得樣品表面的形貌和成分，也適于直接觀察不導(dǎo)電樣品。這種成技術(shù)在場發(fā)射掃描電鏡上得到廣泛應(yīng)用。

　　6、可變壓力成像

　　這是近十年發(fā)展起來的一種特殊功能。改變樣品周圍的真空狀態(tài)V，例如真空度在0.1Pa～3000Pa之間可調(diào)，包括可變壓力或環(huán)境掃描兩種成技術(shù)，可以直接觀察含水或油性樣品，有利于動植物研究，極大拓展了掃描電鏡的應(yīng)用領(lǐng)域。

　　7、電子背散射衍射技術(shù)

　　這是分析研究晶體樣品的有效手段，利用晶面反射電子成像，表征樣品的晶體學(xué)特性，如織構(gòu)、晶粒尺寸和取向等。

掃描電鏡技術(shù)特點(diǎn)

　　掃描電鏡測試技術(shù)特點(diǎn)主要有:

　　1、聚焦景深大。掃描電鏡的聚焦景深是實(shí)體顯微鏡聚焦景深的50倍，比偏反光顯微鏡則大500倍，且不受樣品大小與厚度的影響，觀察樣品時(shí)立體感強(qiáng)。

　　2、二次電子掃描圖像的分辨率優(yōu)于100埃，比實(shí)體顯微鏡高200倍?？梢灾苯佑^察礦物、巖石等的表面顯微結(jié)構(gòu)特征，清晰度好。

　　3、放大倍數(shù)在14～100000倍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。填補(bǔ)了光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡之間放大倍數(shù)的空白，便于在低倍下尋找位置，在高倍下詳細(xì)觀察，且不用重新對焦，易于了解局部和整體之間的相互聯(lián)系。

　　4、不破壞樣品，制樣方便，樣品大小幾乎不受限制。

　　5、掃描電鏡是一種有效的理化分析工具，通過它可進(jìn)行各種形式的圖像觀察、元素分析、晶體結(jié)構(gòu)分析。

　　掃描電鏡特殊之處在于把來自二次電子的圖像信號作為時(shí)像信號，將一點(diǎn)一點(diǎn)的畫面“動態(tài)”地形成三維的圖像。

掃描電鏡技術(shù)的應(yīng)用

　　1、掃描電鏡技術(shù)在木材工業(yè)中的應(yīng)用

　　世界上林業(yè)發(fā)達(dá)的國家，如歐美及日本等國均大量采用掃描電鏡技術(shù)來研究木材解剖、木材化學(xué)、木材物理及力學(xué)等方面的性質(zhì)，為樹種的改良、木材改性及應(yīng)用提供了有力的科學(xué)依據(jù)。近年來，在木材學(xué)研究領(lǐng)域，我國也大量應(yīng)用了掃描電鏡技術(shù)。在20世紀(jì)80年代，ZG林科院的科研人員就使用SEM505型掃描電鏡對ZG裸子植物木材的超微構(gòu)造進(jìn)行研究，填補(bǔ)了我國在該研究領(lǐng)域的空白。

　　2、用于紡織品文物表面物的表面形態(tài)分析和元素分析

　　因?yàn)榧徔椘肺奈锏闹谱鞴に囈话愣急容^復(fù)雜，它的制作歷經(jīng)染色、刺繡、摻雜金屬絲線等工藝，另外紡織品文物表面一般附有污染物。因此應(yīng)用掃描電鏡—能譜儀對紡織品文物上表面物的分析研究(例如鑒定染料成分、分析污染物成分等)對紡織品的文物保護(hù)具有十分重要的意義。