扫描电镜主要应用于对样品微区形貌,结构与组成进行观察与分析。它以分辨率高,景深好和操作简单而被广泛应用与材料学,物理学,化学,生物学,考古学,地矿学和微电子工业
扫描电镜能分析矿物表面形貌,组织和组成。通过扫描电镜(SEM)观测矿物微区变化能为矿物成岩环境与历史演化分析提供证据;能观测粘士矿物形态,分布,性质与共生组合等特征,为粘土矿物成因与地球化学背景分析奠定基础;能分析储集岩矿物组成,结构构造,孔隙类型与成因等特征,并为储层优劣评价提供参考。
扫描电镜可用于观察生物活性钛材料和生物陶瓷材料以及这些材料经过特殊处理后的表面形貌以及羟基磷灰石或细胞在这些材料表面的生长情况。
此外,扫描电镜还能用于观察水凝胶的孔洞结构,胶原的纤维结构,人工骨的孔分布情况以及磁性生物显影材料的尺度及包覆情况等,为改善合成工艺,制备性能的生物材料提供了依据。如图6所示,显示的是钛片经不同方法处理后在表面生长羟基磷灰石的情况。
扫描电镜的工作原理 在高压作用下,由于热阴极发射出的电子经阴极、栅极、阳极之间的电场聚焦、加速,在栅极与阳极之间形成一个具有很高能量的电子束斑,称之为电子源。这个电子束斑再经聚光镜压缩,会聚成极细的电子束并聚焦在样品表面上,这个高能量细聚焦的电子束在扫描线圈的作用下,在样品表面上进行扫描,与样品相互作用,激发出各种物理信号。各种物理信号的强度与样品的表面特征相关,可以用相应的探测器分别对其检测、放大、成像,用于各种微观分析。扫描电子显微镜主要收集的信号是二次电子和倍射电子。
扫描电镜的特点是:
①、观察试样为不同大小的固体(块状、薄膜、颗粒),并可在真空中直接进行观察。
②、试样应具有良好的导电性能,不导电的试样,其表面一般需要蒸涂一层金属导电膜。
③、试样表面一般起伏(凹凸)较大。
④、观察方式不同,制样方法有明显区别。
⑤、试样制备与加速电压、电子束流、扫描速度(方式)等观察条件的选择有密切关系。
扫描电镜主要用于:观察纳米材料,材料断口的分析,直接观察原始表面,观察厚试样,观察各个区域的细节,大视场低放大倍数观察,从高到低倍的连续观察,观察生物试样,进行动态观察,从形貌获得资料等等。
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