扫描电子显微镜(SEM)能够提供以下多维度信息:
1. 表面形貌:通过二次电子(SE)成像显示样品表面的三维形貌,分辨率可达纳米级(通常1-10 nm),适用于观察材料微观结构、断裂面、颗粒分布等。
2. 成分分析:
- 能谱仪(EDS):检测特征X射线,实现元素定性与半定量分析(范围B5-U92),绘制元素面分布图。
- 背散射电子(BSE)成像:信号强度与原子序数正相关,可区分不同组分(如合金相、矿物共生)。
3. 晶体结构:电子背散射衍射(EBSD)可分析晶粒取向、相组成、织构等,用于金属、陶瓷的变形机制研究。
4. 电荷效应:绝缘体样品需镀膜以避免电荷积累,未镀膜区域的成像异常可间接反映材料导电性差异。
5. 动态过程:环境SEM(ESEM)可观察湿润样品、化学反应或生物活体在低压环境中的实时变化。
6. 深度信息:通过倾斜样品或立体对成像,结合软件重构三维表面形貌。
7. 纳米尺度测量:标定后可直接测量特征尺寸(如颗粒直径、薄膜厚度),误差通常<5%。
SEM的局限性包括:样品需真空兼容,EDS对轻元素(H、He、Li)灵敏度低,电子束可能损伤有机材料。在半导体、纳米材料、地质和生物领域有广泛应用,如芯片缺陷检测、催化剂形貌表征、化石微结构分析等。
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