掃描電子顯微鏡及其在材料科學中的應用

1、掃描電子顯微鏡及其在材料科學中的應用掃描電子顯微鏡及其在材料科學中的應用班級：12級材料物理姓名：王小輝學號：201272040120摘要：介紹了目前常被用于固體結(jié)構(gòu)觀測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中的應用。關(guān)鍵詞：掃描電子顯微鏡原理材料科學應用引言引言無論是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。但是近年來學術(shù)界對于不具有周期

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。顯然，傳統(tǒng)的衍射手段對此無能為力，而且光學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)量級的局域性結(jié)構(gòu)細節(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固體材料形貌和結(jié)構(gòu)觀察方面的應用。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)性能進行微觀成像。掃描電鏡的優(yōu)點是，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，這樣可以同時進行顯微組織性貌的觀察和微區(qū)成分分析，因此它是當今十分有用的科學研究儀器。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)的檢測及生物抗體的研究(5)電位分布(6)觀察半導體器件結(jié)構(gòu)部分的動作狀態(tài)(7)強磁性體的磁區(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用掃描電鏡在材料研究中的應用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技術(shù)最基本的組成部分.現(xiàn)在可以用物理、化學及生物學的方法制備出只有個納米的顆粒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反應過程.納米材料的應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)點但又具有脆性和難以加工等缺點納米陶瓷在一定的程度上卻可增加韌性改善脆性.復合納米固體材料亦是一個重要的應用領(lǐng)域.例如含有