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1、掃描電鏡和電子探針在 材料科學(xué)中的應(yīng)用,,現(xiàn)代測試技術(shù)課題論文,指導(dǎo)老師：bbgcka 班 級：ssrhjh 姓 名：trsyrw,目 錄,1、背景 2、工作原理 （1）掃描電鏡的工作原理 （2）電子探針的工作原理 3、應(yīng)用 （1）掃描電鏡的應(yīng)用 （2）電子探針的應(yīng)用 4、參考資料,1、背 景,掃描電子顯微鏡和電子探針由于其制樣簡單、放大倍數(shù)可調(diào)范圍寬、圖像的分辨率高、景深大等特點(diǎn)，故被廣泛地應(yīng)用于化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、冶金、材料、半導(dǎo)體制造、微電路檢查等各個研究領(lǐng)域和工業(yè)部門。它們在材料科學(xué)中有著廣泛的應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用中也有著一定的區(qū)別。,掃描電子顯微鏡,電子探針是電子探針 X 射線顯微
2、分析儀的簡稱，英文縮寫為EPMA(Electron probe X-ray microanalyser)，掃描電子顯微境英文縮寫為 SEM（Scanning Electron Microscope）。這兩種儀器是分別發(fā)展起來的，但現(xiàn)在除專門的電子探針外，大部分電子探針譜儀都是作為附件安裝在掃描電鏡或透射電鏡上，與電鏡組成一個多功能儀器以滿足微區(qū)形貌、晶體結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成的同位同時分析的需要。 由于 EPMA 與 SEM 設(shè)計的初衷不同，所以二者還有一定差別，例如 SEM 以觀察樣品形貌特征為主，電子光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計注重圖像質(zhì)量，圖像的分辨率高、景深大?，F(xiàn)在鎢燈絲 SEM 的二次電子像分辨率可達(dá) 3
3、nm，場發(fā)射 SEM 二次電子像分辨率可達(dá) 1nm。由于 SEM 一般不安裝 WDS，所以真空腔體小，腔體可以保持較高真空度；另外，圖像觀察所使用的電子束電流小，電子光路及光闌等不易污染，使圖像質(zhì)量較長時間保持良好的狀態(tài)。,背 景,EPMA 一般以成分分析為主，必須有 WDS 進(jìn)行元素成分分析，真空腔體大，成分分析時電子束電流大，所以電子光路、光闌等易污染，圖像質(zhì)量下降速度快，需經(jīng)常清洗光路和光闌，通常 EPMA 二次電子像分辨率為 6nm。EPMA 附有光學(xué)顯微鏡，用于直接觀察和尋找樣品分析點(diǎn)，使樣品分析點(diǎn)處于聚焦園（羅蘭園）上，以保證成分定量分析的準(zhǔn)確度。 EPMA 和 SEM 都是用
4、聚焦得很細(xì)的電子束照射被檢測的樣品表面，用 X 射線能譜儀或波譜儀，測量電子與樣品相互作用所產(chǎn)生的特征 X 射線的波長與強(qiáng)度， 從而對微小區(qū)域所含元素進(jìn)行定性或定量分析，并可以用二次電子或背散射電子等進(jìn)行形貌觀察。它們是現(xiàn)代固體材料顯微分析(微區(qū)成份、 形貌和結(jié)構(gòu)分析)的最有用儀器之一，應(yīng)用十分廣泛。電子探針和掃描電鏡都是用計算機(jī)控制分析過程和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并可進(jìn)行彩色圖像處理和圖像分析工作，所以是一種現(xiàn)代化的大型綜合分析儀?，F(xiàn)國內(nèi)各種型號的電子探針和掃描電鏡有近千臺，分布在各個領(lǐng)域。,背 景,2、（1）掃描電鏡的工作原理,SEM是介于透射電鏡和光學(xué)顯微鏡之間的一種微觀性貌觀察手段 ，掃描電子
5、顯微鏡是由電子光學(xué)系統(tǒng)，信號收集處理、圖象顯示和記錄系統(tǒng)，真空系統(tǒng)三個基本部分組成 優(yōu)點(diǎn)：有較高的放大倍數(shù)，20-30萬倍之間連續(xù)可調(diào)； 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(xì)微結(jié)構(gòu)； 試樣制備簡單。,2、（2）電子探針的工作原理,電子探針 可對試樣進(jìn)行微小區(qū)域成分分析。除H、He、Li、 Be等幾個較輕元素外，都可進(jìn)行定性和定量分析。電子探針 的大批量是利用經(jīng)過加速和聚焦的極窄的電子束為探針，激發(fā)試樣中某一 微小區(qū)域，使其發(fā)出特征X射線，測定該X射線的波長和強(qiáng)度，即可對該 微區(qū)的元素作定性或定量分析。將掃描電子顯微鏡和電子探針結(jié)合，
6、在顯 微鏡下把觀察到的顯微組織和元素成分聯(lián)系起來，解決材料顯微不均勻性 的問題，成為研究亞微觀結(jié)構(gòu)的有力工具。 電子探針有三種基本工作方式： 一、點(diǎn)分析用于選定點(diǎn)的全譜定性分析或定量分析，以及對 其中所含元素進(jìn)行定量分析； 二、線分析用于顯示元素沿選定直線方向上的濃度變化； 三、面分析用于觀察元素在選定微區(qū)內(nèi)濃度分布。,3、（1）電子探針的應(yīng)用,電子探針不僅用于基礎(chǔ)研究的分析，亦可廣泛用于生產(chǎn)在線的檢驗，品質(zhì)管理的分析，以及能源、環(huán)境等檢測。特別是應(yīng)用于金屬固熔體相、相變、晶界、偏析物、夾雜物等;地質(zhì)的礦物、巖石、礦石和隕石等;陶瓷、水泥、玻璃;化學(xué)催化劑和石油化工，高分子材料，涂料等;生物的牙齒、骨骼組織;半導(dǎo)體材料、集成電路、電器產(chǎn)品等領(lǐng)域的非破壞性的元素分析和觀察。 斷口分析、鍍層分析、微區(qū)成分分析及顯微組織形貌和催化劑機(jī)理與失效研究,,斷口分析 磨損失效分析 腐蝕失效,3、（2）電子探針的應(yīng)用,謝謝觀賞,制作人：朱平、倪文露、曹艷秋,
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