掃瞄電子顯微鏡有什麼作用？

我沒有聽說過“掃瞄電子顯微鏡”這個詞。 目前常見的顯微鏡原則上主要分為光學顯微鏡、電子顯微鏡和掃瞄隧道顯微鏡。

光學顯微鏡利用雙面凸透鏡利用光的折射原理進行成像，可達到1000-1500的放大倍率。

上世紀三十年代，人類在德布羅意物質波理論的基礎上，利用磁場對電子流動的影響，形成凸透鏡效應，發明了解像度為30埃的電子顯微鏡，使人類能夠觀察大分子甚至一些原子。

上世紀80年代，美國人製造了掃瞄隧道顯微鏡，利用量子物理學中隧穿效應引起的電流變化，通過計算機處理繪製出三維影象。 這種新型顯微鏡的放大倍率高達3億倍，兩點之間的最小分辨距離是原子直徑的1 10，這意味著其解像度高達埃。

因此，光學顯微鏡可以看到生物細胞、微生物。 病毒可以用電子顯微鏡觀察。 掃瞄隧道顯微鏡可用於獲取所有原子。

掃瞄電子顯微鏡是電子顯微鏡的一種。

電子顯微鏡分為：掃瞄電子顯微鏡和透射電子顯微鏡。

前者只看物質的表面形態; 後者的電子穿過樣品，是立體的，並且具有更高的解像度。

電子顯微鏡通常更適合金屬和陶瓷。

掃瞄電子顯微鏡的原理是頂部電子槍發射數百個電子束，由柵極聚焦，在加速電壓的作用下，通過由兩到三個電磁透鏡組成的電子光學系統，電子束匯聚成聚焦在樣品表面的細電子束。 在最終透鏡的頂部安裝乙個掃瞄線圈，電子束在其作用下在樣品表面進行掃瞄。

由於高能電子束與樣品物質的相互作用，會產生各種資訊：二次電子、背反射電子、吸收電子、X 射線、俄歇電子、陰極發光和透射電子等。 這些訊號被相應的接收器接收，放大併發送到映象管的門，該門調製映象管的亮度。

由於掃瞄線圈上的電流與映象管的亮度相對應，即當電子束擊中樣品時，映象管的螢光屏上會出現乙個亮點。 掃瞄電子顯微鏡就是這樣一種逐點成像的方法，將樣品表面的不同特徵按響應順序按比例轉換為**訊號，從而完成一幀影象，這樣我們就可以在螢光屏上觀察樣品。 **：

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線粒體、內質網、中心體、葉綠體、高爾基體、核醣體等細胞器在電子顯微鏡下可見，質體和液泡在光學顯微鏡下可見。

細胞器通常分為：線粒體; 葉綠體; 內質網; 高爾基體; 溶 酶 體; 液泡、核醣體、中心體。 其中，葉綠體僅存在於植物細胞中，液泡僅存在於植物細胞和低等動物中，中心體僅存在於低等植物細胞和動物細胞中。

在中學階段，細胞核不被認為是細胞器，而在大學階段，細胞核被認為是細胞中最大和最重要的細胞器。

此外，在細胞中，胞質溶膠約佔細胞總體積的55%，其中存在數千種酶。 大多數中間代謝，包括糖酵解、醣異生以及糖、脂肪酸、核苷酸和氨基酸的合成，都發生在胞質溶膠中。

細胞質基質本質上是乙個不同層次的高度組織系統，而不是乙個簡單的解決方案。 然而，細胞質基質內的有形結構在普通透射電子顯微鏡下是不可見的。

掃瞄電子顯微鏡的原理是利用材料表面微區特性的差異（如形貌、原子序數、化學成分或晶體結構等），在電子束的作用下，在樣品的不同區域產生不同的亮度差異，從而獲得具有一定的對比度的影象。

樣品製備簡單、放大倍率可調寬、影象解像度高、景深大、保真度高、真實三維效果等，對於導電材料，可直接放入樣品室進行分析，對於導電性差或絕緣性差的樣品，需要噴塗導電層才能發出噪音。

掃瞄電子顯微鏡（SEM）是一種介於透射電子顯微鏡和光學顯微鏡之間的觀察方法。 它利用聚焦窄的高能電子束對樣品進行掃瞄，通過光束與物質的相互作用激發各種物理資訊，並將這些資訊收集、放大和重新成像，以達到物質微觀形貌表徵的目的。

新型掃瞄電子顯微鏡的解像度可達1nm; 放大倍率可達30萬次及以上，可連續調節; 而且景深大，視場大，成像立體效果好。 此外，掃瞄電子顯微鏡與其他分析儀器的組合可用於觀察材料的微觀形貌，同時分析材料的微觀結構。

掃瞄電子顯微鏡廣泛應用於岩土工程、石墨、陶瓷和奈米材料的研究。 因此，掃瞄電子顯微鏡在科學研究領域發揮著重要作用。

當電子束擊中樣品時，電子會以多種方式與樣品發生反應。 其中一些電子可以直接穿過樣品; 一些電子被樣品散射; 電子的另一部分從樣品表面反射出來。 通過收集所有這些不同型別的電子並對其進行成像，您可以組成不同型別的電子顯微鏡。

特別是，從樣品表面反射的電子被收集和成像，這種電子顯微鏡稱為掃瞄電子顯微鏡。

1.掃瞄電子顯微鏡的工作原理 在高壓作用下，由於熱陰極發出的電子被陰極、柵極和陽極之間的電場聚焦和加速，在柵極和陽極之間形成高能電子束光斑，稱為電子源。 然後，該電子束光斑被聚光鏡壓縮，匯聚成極細的電子束並聚焦在樣品表面，這種高能精聚焦電子束在掃瞄線圈的作用下掃瞄樣品表面，與樣品相互作用，激發各種物理訊號。 各種物理訊號的強度與樣品的表面特性有關，可以用相應的檢測器進行檢測、放大和成像，以進行各種顯微分析。

掃瞄電子顯微鏡收集的主要訊號是二次電子和雙電子。

2.SEM的結構 由於SEM的工作特性與TEM的工作特性不同，因此它們的結構也大不相同。 掃瞄電子顯微鏡一般由電子寫影系統、掃瞄系統、訊號檢測放大系統、影象顯示和記錄系統、真空系統和電源系統組成。 其中，電子光學系統主要由電子槍、電磁聚光鏡、光學隔膜、樣品室組成。

與透射電子顯微鏡不同，它不是用於成像，而只是用於獲得高能精聚焦電子束，這是使樣品產生各種訊號的激發源。 掃瞄系統的作用是使入射電子束在樣品表面有規律地掃一掃，陰極射線管電子束可以與掃瞄屏同步，改變入射電子束在樣品表面的掃瞄幅值，以獲得所需的影象放大倍率。 掃瞄系統主要由掃瞄發生器、掃瞄線圈、放大倍率轉換器組成。

該系統執行在入射電子的作用下檢測樣品表面產生的各種物理訊號並將其轉換為可用於調製影象或執行其他分析的訊號的過程。 不同的檢測器用於不同的物理訊號。 目前，常用的SEM探測器主要是電子探測器和X射線探測器。

3.SEM的樣品製備 SEM的乙個突出特點是它對樣品具有很大的適應性，可以觀察到所有固體樣品，無論是塊狀的、粉末的、金屬的、非金屬的、有機的還是無機的。 而且，樣品的製備相對簡單，但仍然需要一定的技術和要求，否則將無法達到滿意的結果。 樣品的一般SEM要求主要如下：

尺寸合適，導電性好。 SEM影象的景深越長，影象的立體性越強。

掃瞄電子顯微鏡不像投影電子顯微鏡和普通顯微鏡那樣依靠成像系統的逐步放大來實現顯微功能，而是通過縮小到光斑來提供足夠高的解像度。 掃瞄電子顯微鏡具有以下特點。

1）掃瞄電子顯微鏡主要用於觀察樣品的表面結構，對樣品的厚度沒有限制，可以直接觀察樣品表面的三維結構。投影電子顯微鏡雖然具有較高的解像度能力，但一般只能獲得樣品的二維影象。

2）當光學顯微鏡和透射電子顯微鏡的放大倍數增大時，焦距和景深減小。當SEM放大倍率增加時，焦距保持不變，景深不減小，因此便於觀察和拍照。

3）SEM的放大倍率範圍很廣，從放大鏡的水平（幾倍）到光學顯微鏡的水平（幾百倍）到透射電子顯微鏡的水平前方（幾十萬倍），所以可以認為掃瞄電子顯微鏡填補了光學顯微鏡和透射電子顯微鏡之間的空白。

4）在掃瞄電子顯微鏡中，由於影象不是由鏡頭形成的，而是根據訊號序列依次記錄的，因此既避免了鏡頭缺陷對按鍵褲子影象解像度的影響，而且易於將影象記錄在儲存介質上進行進一步處理。

5）掃瞄電子顯微鏡可結合各種分析技術組成分析電子顯微鏡（又稱電子探針顯微鏡分析儀），可實現樣品的綜合分析。

6）它具有極高的原子階解像度，其在垂直和平行於表面的方向上的解像度分別為和，即能夠區分單個原子。因此，STM可以直接觀察單個原子層表面的區域性結構，如表面缺陷、表面重建、表面吸附劑的形貌和位置等。

7）STM可以實時給出表面的三維影象，可以測量有或沒有週期性的表面結構。

8）STM可以在不同的環境條件下工作，包括真空、大氣、低溫，甚至將試樣浸入水或電解液中，因此非常適合研究環境因素對試樣表面的影響。

9）可以研究奈米薄膜的分子結構。

但是，STM也有其侷限性，其缺點主要表現在：由於STM是通過隧道電流的作用設計的，因此該儀器只能用於導體和半導體的表面形貌測量，對於非導體，樣品必須塗上導電膜，這掩蓋了樣品表面的真實性，降低了STM的精度。 即使導電材料樣品表面存在非單一電子態，掃瞄隧道顯微鏡也不會觀察到真實的表面形貌影象，而是觀察表面形貌和表面電子效能的綜合表現。

掃瞄電子顯微鏡是在電子-物質相互作用的基礎上製造的。

原則上，SEM使用非常精細聚焦的高能電子束來掃瞄樣品並激發各種物理資訊。 通過接收、放大和顯示這些資訊，可以觀察試樣的表面形貌。

當一束非常細的高能入射電子轟擊掃瞄樣品的表面時，激發區會產生二次電子、俄歇電子、特徵 X 射線和連續 X 射線、背散射電子、透射電子以及可見光、紫外線和紅外區域的電磁輻射。 同時，可以產生電子-空穴對、晶格振動（聲子）和電子振盪（等離子體）。