掃描電子顯微鏡(SEM)是一種介于透射電子顯微鏡和光學顯微鏡之間的一種觀察手段。其利用聚焦的很窄的高能電子束來掃描樣品,通過光束與物質間的相互作用,來激發(fā)各種物理信息,對這些信息收集、放大、再成像以達到對物質微觀形貌表征的目的。新式的掃描電子顯微鏡的分辨率可以達到1nm;放大倍數(shù)可以達到30萬倍及以上連續(xù)可調;并且景深大,視野大,成像立體效果好。此外,掃描電子顯微鏡和其他分析儀器相結合,可以做到觀察微觀形貌的同時進行物質微區(qū)成分分析。
掃描電鏡的優(yōu)點
①有較高的放大倍數(shù),20-20萬倍之間連續(xù)可調;
②有很大的景深,視野大,成像富有立體感,可直接觀察各種試樣凹凸不平表面的細微結構;
③試樣制備簡單。
影響掃描電鏡(SEM)的幾大要素
分辨率
影響掃描電鏡的分辨本領的主要因素有:
A. 入射電子束束斑直徑:為掃描電鏡分辨本領的極限。一般,熱陰極電子槍的最小束斑直徑可縮小到6nm,場發(fā)射電子槍可使束斑直徑小于3nm。
B. 入射電子束在樣品中的擴展效應:擴散程度取決于入射束電子能量和樣品原子序數(shù)的高低。入射束能量越高,樣品原子序數(shù)越小,則電子束作用體積越大,產(chǎn)生信號的區(qū)域隨電子束的擴散而增大,從而降低了分辨率。
C. 成像方式及所用的調制信號:當以二次電子為調制信號時,由于其能量低(小于50 eV),平均自由程短(10~100 nm左右),只有在表層50~100 nm的深度范圍內的二次電子才能逸出樣品表面, 發(fā)生散射次數(shù)很有限,基本未向側向擴展,因此,二次電子像分辨率約等于束斑直徑。
掃描電鏡的放大倍數(shù)可表示為M =Ac/As式中,Ac—熒光屏上圖像的邊長;As—電子束在樣品上的掃描振幅。一般地,Ac 是固定的(通常為100 mm),則可通過改變As 來改變放大倍數(shù)。
目前,大多數(shù)商品掃描電鏡放大倍數(shù)為20~20,000倍,介于光學顯微鏡和透射電鏡之間,即掃描電鏡彌補了光學顯微鏡和透射電鏡放大倍數(shù)的空擋。
景 深
原子序數(shù)襯度指掃描電子束入射試祥時產(chǎn)生的背散射電子、吸收電子、X射線,對微區(qū)內原子序數(shù)的差異相當敏感。原子序數(shù)越大,圖像越亮。二次電子受原子序數(shù)的影響較小。高分子中各組分之間的平均原子序數(shù)差別不大;所以只有—些特殊的高分子多相體系才能利用這種襯度成像