SEM工作原理、特点和实例

1、问题：阐述扫描电子显微镜（SEM）的工作原理、特点及在实际中的一个 应用实例?答:SEM的工作原理它 是用一 束极细 的电子 束扫描 样品， 在样品 表面激 发出次 级电子 ，次 级 电子的 多少与 电子束 入射角有 关，也 就是说 与样品 的表面 结构有 关，次 级 电子由 探测体 收集， 并在那里 被闪烁 器转变 为光信 号，再 经光电 倍增管 和 放大器 转变为 电信号 来控制荧 光屏上 电子束 的强度 ，显示 出与电 子束同 步 的扫描 图像。 图像为 立体形象 ，反映 了标本 的表面 结构。 为了使 标本表 面 发射出 次级电 子，标 本在固定 、脱水 后，要 喷涂上 一层重 金属微

2、 粒，重 金属在电子束 的轰击下发出次级电子信号。SEM的特点（1 ）仪器分辨 本领较高。二次电子 像分辨本领 可达1.0nm（场发射），3.0nm（钨灯丝）；（ 2）仪器放大倍数变化范围大（从几倍到几十万倍） ，且连续可调； （3）图像景深大，富有立体感。可直接观察起伏较大的粗糙表面（如金属 和陶瓷的断口等） ；（ 4）试样制备简单。块状或粉末的试样不加处理或稍加处理，就可直接放到SEM中进行观察，比透射电子显微镜（TEM的制样简单；（ 5）电子束对样品的损伤与污染程度较小；（ 6）在观察形貌的同时， 还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析。应用实例：利用扫描电镜SEMffi场发射扫描F

3、ESEMff究液液掺杂一冷冻干燥 制备的铈钨阴极材料的结构，进一步解释该种材料的电子发射特性。试验材料为ATM （偏钨酸铵）和Ce （NO） 6H2O,首先采用夜夜掺杂的方法 配制溶液， 经过喷雾冷冻和真空冷冻干燥后制成粉料， 再放入氢气还原炉进行粉 料的分解还原，最后经过SPS的烧结，制备出新的铈钨阴极材料，样品号为FDC-W 其成分及配比为 97.8%W+2.2%CeO。 2为了解释铈钨热电子发射材料的发射特性， 通过SEM和FESEM寸这种材料的的烧结体进行了研究。图1FDC W 粉体的SEM像图1为FDC-W粉体的SEM像,从图中可以看出：在低倍数(1000X)下观察还原后 的FDC-

4、V粉末，其整体形貌呈现无规则的块状或片状，根本分辨不出小颗粒来。 在较高倍数(20000X)下观察可以看到每一个小块状物都是由许多尺寸小的颗粒 聚集起来的，但是每一个小颗粒的具体形貌还是分辨不清。为了清楚地观察到每一个小颗粒的具体形貌，利用 XL30S-FE(场发射扫描电 子显微镜在高倍数(125000X)下观察粉末的形貌，如下图2所示。从图中可以看出， 还原后的FDC-V粉末颗粒大小都在30nm左右，颗粒可以清楚地分辨出来。图2FDC W 粉体的FESEM像将切割后的试样薄片机械敲击得到断口，利用 XL SERES PHILIPS XL3(jB描 电镜进行断口的形貌观察，结果如图3所示。从断口形貌可以看出晶粒的晶界清 晰，沿晶多孔，晶粒大小为12个微米。图3FDC W粉体断口的 SEM像结论：(1)烧结体材料中晶粒的晶界清晰，沿晶多孔，晶粒大小为12个微 米，已经不再是纳米尺度。这是由于纳米粒子在烧结过程中的晶粒长大， 以至于 烧结后不再具有纳米尺寸。烧结体颗粒之间较多的孔隙有利于稀土氧化物向表面 的扩散，这是维持良好热电子发射的关键。(2)在粉末冶金中加入稀土元素Ce能使晶粒细化且均匀化。铈钨粉体中稀 土氧化物小颗粒是弥散均