掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope, SEM) 是一種用于高分辨率微區形貌分析的大型精密儀器 。具有景深大、分辨率高, 成像直觀(guān)、立體感強、放大倍數范圍寬以及待測樣品可在三維空間內進(jìn)行旋轉和傾斜等特點(diǎn)。另外具有可測樣品種類(lèi)豐富, 幾乎不損傷和污染原始樣品以及可同時(shí)獲得形貌、結構、成分和結晶學(xué)信息等優(yōu)點(diǎn)。目前, 掃描電子顯微鏡已被廣泛應用于生命科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、司法、地球科學(xué)、材料學(xué)以及工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域的微觀(guān)研究, 僅在地球科學(xué)方面就包括了結晶學(xué)、礦物學(xué)、礦床學(xué)、沉積學(xué)、地球化學(xué)、寶石學(xué)、微體古生物、天文地質(zhì)、油氣地質(zhì)、工程地質(zhì)和構造地質(zhì)等。
掃描電子顯微鏡(SEM) 是一種介于透射電子顯微鏡和光學(xué)顯微鏡之間的一種觀(guān)察手段。其利用聚焦的很窄的高能電子束來(lái)掃描樣品, 通過(guò)光束與物質(zhì)間的相互作用, 來(lái)激發(fā)各種物理信息, 對這些信息收集、放大、再成像以達到對物質(zhì)微觀(guān)形貌表征的目的。新式的掃描電子顯微鏡的分辨率可以達到1nm;放大倍數可以達到30萬(wàn)倍及以上連續可調;并且景深大, 視野大, 成像立體效果好。此外, 掃描電子顯微鏡和其他分析儀器相結合, 可以做到觀(guān)察微觀(guān)形貌的同時(shí)進(jìn)行物質(zhì)微區成分分析。掃描電子顯微鏡在巖土、石墨、陶瓷及納米材料等的研究上有廣泛應用。因此掃描電子顯微鏡在科學(xué)研究領(lǐng)域具有大的作用。
掃描電子顯微鏡類(lèi)型多樣, 不同類(lèi)型的掃描電子顯微鏡存在性能上的差異。根據電子槍種類(lèi)可分為三種:場(chǎng)發(fā)射電子槍、鎢絲槍和六硼化鑭 [5] 。其中, 場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡根據光源性能可分為冷場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡和熱場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡。冷場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡對真空條件要求高, 束流不穩定, 發(fā)射體使用壽命短, 需要定時(shí)對針尖進(jìn)行清洗, 僅局限于單一的圖像觀(guān)察, 應用范圍有限;而熱場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡不僅連續工作時(shí)間長(cháng), 還能與多種附件搭配實(shí)現綜合分析。在地質(zhì)領(lǐng)域中, 我們不僅需要對樣品進(jìn)行初步形貌觀(guān)察, 還需要結合分析儀對樣品的其它性質(zhì)進(jìn)行分析, 所以熱場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡的應用更為廣泛。
掃描電鏡從原理上講就是利用聚焦得非常細的高能電子束在試樣上掃描，激發(fā)出各種物理信息。通過(guò)對這些信息的接受、放大和顯示成像，獲得測試試樣表面形貌的觀(guān)察。
當一束*細的高能入射電子轟擊掃描樣品表面時(shí)，被激發(fā)的區域將產(chǎn)生二次電子、俄歇電子、特征x射線(xiàn)和連續譜X射線(xiàn)、背散射電子、透射電子，以及在可見(jiàn)、紫外、紅外光區域產(chǎn)生的電磁輻射。同時(shí)可產(chǎn)生電子-空穴對、晶格振動(dòng)(聲子)、電子振蕩(等離子體)。
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