掃描電子顯微鏡及其在材料科學(xué)中的應(yīng)用

1、掃描電子顯微鏡及其在材料科學(xué)中的應(yīng)用掃描電子顯微鏡及其在材料科學(xué)中的應(yīng)用班級(jí)：12級(jí)材料物理姓名：王小輝學(xué)號(hào)：201272040120摘要：介紹了目前常被用于固體結(jié)構(gòu)觀測(cè)及其表征的主要儀器掃描電子顯微鏡（SEM）的簡單概況和基本原理以及其在材料科學(xué)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：掃描電子顯微鏡原理材料科學(xué)應(yīng)用引言引言無論是X射線衍射確定晶體的三維結(jié)構(gòu)還是低能電子衍射確定晶體表面的二維結(jié)構(gòu)，都是以原子的周期性排列為前提的。但是近年來學(xué)術(shù)界對(duì)于不具有周期

2、性的局域性原子位置的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出越來越濃厚的興趣，而且這種局域性結(jié)構(gòu)的線度又往往很小，常在微米以下甚至納米級(jí)。顯然，傳統(tǒng)的衍射手段對(duì)此無能為力，而且光學(xué)顯微鏡由于分辨本領(lǐng)的限制也無法分辨尺度在100納米數(shù)量級(jí)的局域性結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。至目前為止已發(fā)展出各種基于電子的發(fā)射和傳播的顯微方法。本文主要介紹了掃描電子顯微鏡和掃描隧穿顯微鏡的工作原理以及對(duì)固體材料形貌和結(jié)構(gòu)觀察方面的應(yīng)用。1.1.SEMSEM簡介簡介掃描電子顯微鏡（ScanningElec

3、tronMicroscopeSEM）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，可直接利用樣品表面材料的物質(zhì)性能進(jìn)行微觀成像。掃描電鏡的優(yōu)點(diǎn)是，①有較高的放大倍數(shù)，2020萬倍之間連續(xù)可調(diào)；②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)；③試樣制備簡單。目前的掃描電鏡都配有X射線能譜儀裝置，這樣可以同時(shí)進(jìn)行顯微組織性貌的觀察和微區(qū)成分分析，因此它是當(dāng)今十分有用的科學(xué)研究儀器。掃描電鏡如下圖1。

4、圖1掃描電子顯微鏡掃描電子顯微鏡掃描電鏡可做如下觀察:(1)試樣表面的凹凸和形狀(2)試樣表面的組成分布(3)可測(cè)量試樣晶體的晶向及晶格常數(shù)(4)發(fā)光性樣品的結(jié)構(gòu)缺陷雜質(zhì)的檢測(cè)及生物抗體的研究(5)電位分布(6)觀察半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)部分的動(dòng)作狀態(tài)(7)強(qiáng)磁性體的磁區(qū)觀察等.傳統(tǒng)掃描電鏡的主要結(jié)構(gòu)如圖3所示圖3掃描電子顯微鏡原理和結(jié)構(gòu)示意圖掃描電子顯微鏡原理和結(jié)構(gòu)示意圖3.3.掃描電鏡在材料研究中的應(yīng)用掃描電鏡在材料研究中的應(yīng)用3.1.3.

5、1.超微尺寸材料的研究超微尺寸材料的研究納米材料是納米科學(xué)技術(shù)最基本的組成部分.現(xiàn)在可以用物理、化學(xué)及生物學(xué)的方法制備出只有個(gè)納米的顆粒0.由于納米材料表面上的原子只受到來自內(nèi)部一側(cè)的原子的作用十分活潑所以使用納米金屬顆粒粉作催化劑可加快化學(xué)反應(yīng)過程.納米材料的應(yīng)用非常廣泛比如通常陶瓷材料具有高硬度、耐磨、抗腐蝕等優(yōu)點(diǎn)但又具有脆性和難以加工等缺點(diǎn)納米陶瓷在一定的程度上卻可增加韌性改善脆性.復(fù)合納米固體材料亦是一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域.例如含有