【尋材問料】超逼真20張動圖，秒懂四大電鏡原理（SEM, TEM, AFM, STM）！

材料的顯微分析能獲得材料的組織結(jié)構(gòu)，揭示材料基本性質(zhì)和基本規(guī)律，在材料測試技術(shù)中占重要的一環(huán)。對各種顯微分析設(shè)備諸如SEM、TEM、AFM、STM等，各位材料屆的小伙伴一定不會陌生。最近小編發(fā)現(xiàn)一些電鏡動畫，被驚艷到，原來枯燥無味的電鏡可以變得這么生動，閑言少敘，下面就和大家一起來分享。

掃描電子顯微鏡（SEM）

掃描電鏡成像是利用細聚焦高能電子束在樣件表面激發(fā)各種物理信號，如二次電子、背散射電子等，通過相應(yīng)的檢測器來檢測這些信號，信號的強度與樣品表面形貌有一定的對應(yīng)關(guān)系，因此，可將其轉(zhuǎn)換為視頻信號來調(diào)制顯像管的亮度得到樣品表面形貌的圖像。

SEM工作圖

入射電子與樣品中原子的價電子發(fā)生非彈性散射作用而損失的那部分能量（30～50eV）激發(fā)核外電子脫離原子，能量大于材料逸出功的價電子從樣品表面逸出成為真空中的自由電子，此即二次電子。

電子發(fā)射圖

二次電子探測圖

二次電子試樣表面狀態(tài)非常敏感，能有效顯示試樣表面的微觀形貌，分辨率可達5～10nm。

二次電子掃描成像

入射電子達到離核很近的地方被反射，沒有能量損失；既包括與原子核作用而形成的彈性背散射電子，又包括與樣品核外電子作用而形成的非彈性背散射電子。

背散射電子探測圖

用背反射信號進行形貌分析時，其分辨率遠比二次電子低。可根據(jù)背散射電子像的亮暗程度，判別出相應(yīng)區(qū)域的原子序數(shù)的相對大小，由此可對金屬及其合金的顯微組織進行成分分析。

EBSD成像過程

透射電子顯微鏡（TEM）

透射電鏡是把經(jīng)加速和聚焦的電子束投射到非常薄的樣件上，電子與樣品中的原子碰撞，而改變方向，從而產(chǎn)生立體角散射。散射角的大小與樣品的密度、厚度相關(guān)，因此，可以形成明暗不同的影像，影像將在放大、聚焦后在成像器件上顯示出來。

TEM工作圖

TEM成像過程

STEM成像不同于平行電子束的TEM，它是利用聚集的電子束在樣品上掃描來完成的，與SEM不同之處在于探測器置于試樣下方，探測器接收透射電子束流或彈性散射電子束流，經(jīng)放大后在熒光屏上顯示出明場像和暗場像。

STEM分析圖

入射電子束照射試樣表面發(fā)生彈性散射，一部分電子所損失能量值是樣品中某個元素的特征值，由此獲得能量損失譜（EELS），利用EELS可以對薄試樣微區(qū)元素組成、化學(xué)鍵及電子結(jié)構(gòu)等進行分析。

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