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1、扫描电镜和电子探针在 材料科学中的应用,现代测试技术课题论文,指导老师：bbgcka 班 级：ssrhjh 姓 名：trsyrw,目 录,1、背景 2、工作原理 （1）扫描电镜的工作原理 （2）电子探针的工作原理 3、应用 （1）扫描电镜的应用 （2）电子探针的应用 4、参考资料,1、背 景,扫描电子显微镜和电子探针由于其制样简单、放大倍数可调范围宽、图像的分辨率高、景深大等特点，故被广泛地应用于化学、生物、医学、冶金、材料、半导体制造、微电路检查等各个研究领域和工业部门。它们在材料科学中有着广泛的应用，在实际应用中也有着一定的区别。,扫描电子显微镜,电子探针是电子探针 X 射线显微分析仪的简
2、称，英文缩写为EPMA(Electron probe X-ray microanalyser)，扫描电子显微境英文缩写为 SEM（Scanning Electron Microscope）。这两种仪器是分别发展起来的，但现在除专门的电子探针外，大部分电子探针谱仪都是作为附件安装在扫描电镜或透射电镜上，与电镜组成一个多功能仪器以满足微区形貌、晶体结构及化学组成的同位同时分析的需要。 由于 EPMA 与 SEM 设计的初衷不同，所以二者还有一定差别，例如 SEM 以观察样品形貌特征为主，电子光学系统的设计注重图像质量，图像的分辨率高、景深大。现在钨灯丝 SEM 的二次电子像分辨率可达 3nm，场发
3、射 SEM 二次电子像分辨率可达 1nm。由于 SEM 一般不安装 WDS，所以真空腔体小，腔体可以保持较高真空度；另外，图像观察所使用的电子束电流小，电子光路及光阑等不易污染，使图像质量较长时间保持良好的状态。,背 景,EPMA 一般以成分分析为主，必须有 WDS 进行元素成分分析，真空腔体大，成分分析时电子束电流大，所以电子光路、光阑等易污染，图像质量下降速度快，需经常清洗光路和光阑，通常 EPMA 二次电子像分辨率为 6nm。EPMA 附有光学显微镜，用于直接观察和寻找样品分析点，使样品分析点处于聚焦园（罗兰园）上，以保证成分定量分析的准确度。 EPMA 和 SEM 都是用聚焦得很细的电
4、子束照射被检测的样品表面，用 X 射线能谱仪或波谱仪，测量电子与样品相互作用所产生的特征 X 射线的波长与强度， 从而对微小区域所含元素进行定性或定量分析，并可以用二次电子或背散射电子等进行形貌观察。它们是现代固体材料显微分析(微区成份、 形貌和结构分析)的最有用仪器之一，应用十分广泛。电子探针和扫描电镜都是用计算机控制分析过程和进行数据处理，并可进行彩色图像处理和图像分析工作，所以是一种现代化的大型综合分析仪。现国内各种型号的电子探针和扫描电镜有近千台，分布在各个领域。,背 景,2、（1）扫描电镜的工作原理,SEM是介于透射电镜和光学显微镜之间的一种微观性貌观察手段 ，扫描电子显微镜是由电子
5、光学系统，信号收集处理、图象显示和记录系统，真空系统三个基本部分组成 优点：有较高的放大倍数，20-30万倍之间连续可调； 有很大的景深，视野大，成像富有立体感，可 直接观察各种试样凹凸不平表面的细微结构； 试样制备简单。,2、（2）电子探针的工作原理,电子探针 可对试样进行微小区域成分分析。除H、He、Li、 Be等几个较轻元素外，都可进行定性和定量分析。电子探针 的大批量是利用经过加速和聚焦的极窄的电子束为探针，激发试样中某一 微小区域，使其发出特征X射线，测定该X射线的波长和强度，即可对该 微区的元素作定性或定量分析。将扫描电子显微镜和电子探针结合，在显 微镜下把观察到的显微组织和元素成
6、分联系起来，解决材料显微不均匀性 的问题，成为研究亚微观结构的有力工具。 电子探针有三种基本工作方式： 一、点分析用于选定点的全谱定性分析或定量分析，以及对 其中所含元素进行定量分析； 二、线分析用于显示元素沿选定直线方向上的浓度变化； 三、面分析用于观察元素在选定微区内浓度分布。,3、（1）电子探针的应用,电子探针不仅用于基础研究的分析，亦可广泛用于生产在线的检验，品质管理的分析，以及能源、环境等检测。特别是应用于金属固熔体相、相变、晶界、偏析物、夹杂物等;地质的矿物、岩石、矿石和陨石等;陶瓷、水泥、玻璃;化学催化剂和石油化工，高分子材料，涂料等;生物的牙齿、骨骼组织;半导体材料、集成电路、电器产品等领域的非破坏性的元素分析和观察。 断口分析、镀层分析、微区成分分析及显微组织形貌和催化剂机理与失效研究,断口分析 磨损失效分析 腐蚀失效,3、（2）电子探针的应用,谢谢观赏,制作人：朱平、倪文露、曹艳秋,