扫描电镜分析实验

一 实验目的

    1. 了解扫描电子显微镜的原理、结构；

2. 运用扫描电子显微镜进行样品微观形貌观察。

二 实验原理

    扫描电镜（SEM）是用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像。试样为块状或粉末颗粒，成像信号可以是二次电子、背散射电子或吸收电子。其中二次电子是最主要的成像信号。由电子枪发射的电子，以其交叉斑作为电子源，经二级聚光镜及物镜的缩小形成具有一定能量、一定束流强度和束斑直径的微细电子束，在扫描线圈驱动下，于试样表面按一定时间、空间顺序作栅网式扫描。聚焦电子束与试样相互作用，产生二次电子发射以及背散射电子等物理信号，二次电子发射量随试样表面形貌而变化。二次电子信号被探测器收集转换成电讯号，经视频放大后输入到显像管栅极，调制与入射电子束同步扫描的显像管亮度，得到反映试样表面形貌的二次电子像。扫描电镜由下列五部分组成，如图1（a）所示。各部分主要作用简介如下：

1.电子光学系统

它由电子枪、电磁透镜、光阑、样品室等部件组成，如图1（b）所示。为了获得较高的信号强度和扫描像，由电子枪发射的扫描电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径。常用的电子枪有三种形式：普通热阴极三极电子枪、六硼化镧阴极电子枪和场发射电子枪，其性能如表2所示。前两种属于热发射电子枪，后一种则属于冷发射电子枪，也叫场发射电子枪。由表可以看出场发射电子枪的亮度最高、电子源直径最小，是高分辨本领扫描电镜的理想电子源。

电磁透镜的功能是把电子枪的束斑逐级聚焦缩小，因照射到样品上的电子束斑越小，其分辨率就越高。扫描电镜通常有三个磁透镜，前两个是强透镜，缩小束斑，第三个透镜是弱透镜，焦距长，便于在样品室和聚光镜之间装入各种信号探测器。为了降低电子束的发散程度，每级磁透镜都装有光阑；为了消除像散，装有消像散器。

表1 几种类型电子枪性能

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研究生实验报告

实验项目名称 扫描电子显微镜的使用 课程名称 现代物理实验方法 姓 名 学 号

专 业 凝聚态物理 年 级 院 、 所 物理学院 年 月 日

研究生实验报告评价标准

一 实验目的：

1、了解扫描电子显微镜及能谱仪的基本原理。

2、能简单使用扫描电子显微镜及能谱仪测试样品

二 实验原理：

1、扫描电镜的工作原理：

即利用一束极细的聚焦电子束扫描样品表面，激发出某些与样品结构有关的物理信号来调制一个同步扫描的显像管在相应位置的亮度而成像。

图1. 电子束与固体样品作用时产生的信号

扫描电镜中的三种主要信号：

（1）二次电子：是被入射电子轰击出来的固体中原子的核外电子。

分敏感，因此，能非常有效地显示样品的表面形貌。 二次电子一般都是在表层5-10 nm深度范围内发射出来的，它对样品的表面形貌十

（2）背散射电子：是被固体样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子。分弹性散射

电子和非弹性散射电子。

背散射电子的产生深度100nm～1um，利用背散射电子作为成像信号不仅能分析形貌特征，还可以作为原子序数程度，进行定性成分分析。

（3）特征X射线：是由原子内层轨道上电子的跃迁产生的。

X射线从样品0.5um～5um处发出。它可以用来判断样品元素组成。

图2. SEM中的三种主要信号

2、扫描电子显微镜的构造

1）电子光学系统

2）信号检测放大系统

3）真空系统和电源系统

三 实验用品及设备：

待测样品、样品台、离子溅射仪

四 实验步骤：

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      HUNAN  UNIVERSITY

 

 

 

姓名：    扫描电镜实验报告   

姓名：     高子琪        

学号：     201214010604      

一.实验目的

1.   了解扫描电镜的基本结构与原理；

2.   掌握扫描电镜样品的准备与制备方法；

3.   掌握扫描电镜的基本操作并上机操作拍摄二次电子像；

4.   了解扫描电镜图片的分析与描述方法。

二．实验设备及样品

1.实验仪器：D5000-X衍射仪

  基本组成：1）电子光学系统：电子枪、聚光镜、物镜光阑、样品室等

            2）偏转系统：扫描信号发生器、扫描放大控制器、扫描偏转线圈

            3）信号探测放大系统

            4）图象显示和记录系统

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实验报告

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扫描电镜实验报告

班级： 材化11 学号： **

姓名：** 日期： 20** 05 16

一、实验目的

1. 了解扫描电镜的构造及工作原理；

2. 扫描电镜的样品制备；

3. 利用二次电子像对纤维纵向形貌进行观察；

4. 了解背散射电子像的应用。

二、实验仪器

扫描电子显微镜（热发射扫描型号JSM-5610LV）、真空镀金装置。 扫描电镜原理是由电子枪发射并经过聚焦的电子束在样品表面扫描，激发样品产生各种物理信号，经过检测、视频放大和信号处理，在荧光屏上获得能反映样品表面各种特征的扫描图像。扫描电镜由下列五部分组成，主要作用简介如下：

1．电子光学系统。其由电子枪、电磁透镜、光阑、样品室等部件组成。为了获得较高的信号强度和扫描像，由电子枪发射的扫描电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径。常用的电子枪有三种形式：普通热阴极三极电子枪、六硼化镧阴极电子枪和场发射电子枪。前两种属于热发射电子枪；后一种则属于冷发射电子枪，也叫场发射电子枪，其亮度最高、电子源直径最小，是高分辨本领扫描电镜的理想电子源。电磁透镜的功能是把电子枪的束斑逐级聚焦缩小，因照射到样品上的电子束斑越小，其分辨率就越高。扫描电镜通常有三个磁透镜，前两个是强透镜，缩小束斑，第三个透镜是弱透镜，焦距长，便于在样品室和聚光镜之间装入各种信号探测器。为了降低电子束的发散程度，每级磁透镜都装有光阑；为了消除像散，装有消像散器。样品室中有样品台和信号探测器，样品台还能使样品做平移、倾斜、转动等运动。

2. 扫描系统。扫描系统的作用是提供入射电子束在样品表面上以及阴极射线管电子束在荧光屏上的同步扫描信号。

3. 信号检测、放大系统。样品在入射电子作用下会产生各种物理信号、有二次电子、背散射电子、特征X射线、阴极荧光和透射电子。不同的物理信号要用不同类型的检测系统。它大致可分为三大类，即电子检测器、阴极荧光检测器和X射线检测器。

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扫描电镜实验报告要求

第一部分：实验预习报告

一、实验目的、意义

1、了解扫描电镜的基本结构与原理 2、掌握扫描电镜样品的准备与制备方法

3、掌握扫描电镜的基本操作并上机操作拍摄二次电子像 4、了解扫描电镜图片的分析与描述方法

二、实验基本原理与方法 1、扫描电镜的基本结构构造 2、扫描电镜的工作原理 3、扫描电镜成像原理

三、主要仪器设备及耗材 1、JSM-5610 LV扫描电镜

2、JFC-1600离子溅射仪（样品喷涂导电层用） 3、银导电胶、双面胶（制样用） 4、粉末样品、块状样品

四、实验方案与技术路线

1、介绍扫描电镜的基本情况与最新进展（场发射扫描电镜、环境扫描电镜的特点及应用）

2、结合具体仪器介绍扫描电镜的构造与工作原理

3、重点介绍扫描电镜样品的准备与制备方法，并要求每位同学动手制样，掌握扫描电镜样品的准备与制备方法

4、了解扫描电镜的操作过程，掌握二次电子像的观察过程，要求每位同学上机操作，并拍摄3张图片，要求图片清晰有代表性

5、仔细观察和分析给出的200多张图片，并对某类或某几张图片进行分析或描述（要求150字以上）

第二部分：实验过程记录

一、实验原始记录

按实验过程进行记录：

1、 样品的准备与制备过程

2、 仪器操作过程与照片的拍摄过程。

第三部分：结果与分析

一、实验结果与分析

1、对给出的200多张图片进行分析（要求150字以上）

2、贴上自己拍摄的照片，写上样品名称并对自己拍摄的图片进行形态描述。

一、分析测试步骤

开机

1、接通循环水（流速1.5～2.0L/min）

2、打开主电源开关。

3、在主机上插入钥匙，旋至“Start”位置。

松手后钥匙自动回到“on”的位置，真空系统开始工作。

4、等待10秒钟，打开计算机运行。

5、点击桌面的开始程序。

6、点击［JEOL·SEM］及［JSM-5000主菜单］。

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购置扫描电子显微镜申请报告

一、绩效目标的合理规划

海洋生物遗传资源重点实验室的建设定位于满足国家需求和学科发展需要，采取基础研究与应用基础研究相结合的原则，围绕海洋生物遗传资源可持续利用的主题，瞄准海洋生物技术发展前沿，重点开展养殖病毒病害和深海极端微生物的研究，揭示海洋生物之间相互作用的分子机理，采集、保藏生物基因资源，探索生物与环境的协同演化。实验室的建设目标是建立国家级具备国际竞争力的海洋生物遗传资源研究基地。

拟购买的扫描电子显微镜将用于海洋微生物资源研究、深海微生物与环境协同演化研究、海洋生物细胞形态研究、古海洋生物研究、海洋鱼类研究、海洋生物分类研究、海洋生物病毒学研究、海洋生物资源的应用开发、海底土壤和矿物研究等重要方向和领域。预计仪器利用率将达1800小时/年，除本研究所自身使用以外，用户还包括厦门大学、集美大学、厦门市出入境检验检疫局、厦门环保局、厦门市水产养殖研究所、厦门海洋环境检测中心、厦门市水质监测站、福建省水产研究所、福建省海洋研究所、福建省亚热带植物研究所、厦门第一医院、中山医院等单位，涉及到生物、材料、环保、化工、食品、卫生、医学等各行业。本室现在从事的海洋生物活性物质研究、极端微生物适应性机理研究、工业化酶的应用研究、微生物与环境的协同

演变、以及海洋环境微生物修复的技术研究与开发等等需要更进一步地拓宽加深，这些科研课题的深入开展在很大程度上依赖于该仪器的运用。

仪器安装调试完之后，预计每周安排3-4天供本单位各研究课题组使用，1-2天对社会开放，供相关的企事业单位使用。由我方提供仪器操作、使用指导等优质服务。

根据市场调查，该仪器及配套设备的市场价格为30万美元，折合人民币为240万，包括安装调试、技术培训、应用软件等。

在 院士的带领下，我所由 名博士后、 名博士、 名硕士组成的研究团队在多个研究领域都获得了喜人的科研成果。本单位共有4000平方米的实验室，拟安排专门的实验室用于安置该仪器。我室现有生物、化学、电子、机电自动化等专业的高中低各层次的仪器设备专职管理人员5名，分管负责电子显微镜、流式细胞仪、DNA测序仪、深海微生物模拟培养系统、气相色谱-质谱联用仪、高效液相色谱仪等大型先进仪器。这些仪器目前运用充分，保养良好，为本室课题组的研究提供了良好的技术服务。该仪器投入使用后，他们也能够担负起该仪器的使用维护保养的职责，服务于广大的科学研究队伍。

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