扫描电子显微镜--SEM

扫描电子显微镜(SEM)是用于生物检测(细胞、蛋白、微生物、分子及生化、显微成像及病理)、环境检测(土壤、大气、水体检测)等领域的分析仪器。它通过聚焦高能电子束在试样表面扫描,激发各种物理信息,以此来获取试样表面的形貌、组成、晶体结构、电子结构和内部电场或磁场等信息。SEM的工作原理基于高能电子束与样品表面的相互作用,产生二次电子、俄歇电子、特征X射线、连续谱X射线、背散射电子以及可见、紫外、红外光区域的电磁辐射,同时还会产生电子-空穴对、晶格振动(声子)以及电子振荡(等离子体)。

SEM的主要应用广泛,涵盖纳米技术、材料、物理、生物、化学、热能、地球科学、环境、光电子等领域,可应用于粉末、微粒样品形态的测定、复合材料界面特性的研究、金属、陶瓷、矿物、水泥、半导体、纸张、塑料、食品、农作物、细胞等材料的显微形貌分析以及材料中元素的定性分析、定量分析、线分析、面分析和材料及电子器件的失效分析。

在SEM的应用中,主要测试项目包括表观形貌、能谱点扫、能谱线扫、能谱面扫等。测试结果可提供样品的形貌、化学成分、晶体结构等信息。对于样品的制备,粉末、薄膜、块体、液体样品均可测试,粉体样品需使用导电胶或乙醇分散制样,块体或薄膜样品需标明测试面,液体样品需用移液枪取样品超声后的悬浊液进行测试。对于样品的注意事项,要求样品无毒、无放射性、干燥无污染、热稳定性好、耐电子束轰击。不导电或导电性差的样品或强磁样品建议进行喷金处理以增强导电性,磁性颗粒可能影响拍摄效果。混凝土、珊瑚沙、气凝胶、水凝胶等需要抽真空时间较长的样品尺寸应尽可能直径≤5mm,厚度≤5mm。含有水分或湿润的样品不能进行SEM测试,易分解样品需明确分解条件,以免对测试仪器造成影响。

SEM的仪器型号多样,包括日本日立/HITACHI SU8010、日本日立/HITACHI S-4800、日本电子/JEOLJSM-7800F、德国蔡司/Zeiss Gemini Sigma 300、德国蔡司/Zeiss Merlin Compact和德国蔡司/Zeiss Supra 55等。

SEM结果展示通常包括形貌照片、能谱测试参数解读图,如能谱点扫、能谱线扫和能谱面扫(Mapping)等。不同型号的SEM仪器可能产生不同的结果形式,但结果内容一般包括形貌分析、化学元素分布等信息。