电子探针的发展及应用

1 电子探针的发展

19xx年法国Castaing与Guinier将一架静电型电子显微镜改造成为电子探针仪。19xx年Castaing的博士论文奠定了电子探针分析技术的仪器、原理、实验和定量计算的基础，其中较完整地介绍了原子序数、吸收、荧光修正测量结果的方法，被人们誉为EPMA显微分析这一学科的经典著作。19xx年，在英国剑桥大学卡文迪许实验室设计和制造了第一台扫描电子探针。19xx年法国CAMECA公司提供第一台电子探针商品仪器，取名为MS-85。现在世界上生产电子探针的厂家主要有三家，即日本岛津公司SHIMADZU、日本电子公司JEOL和法国的CAMECA公司。

随着科学技术的发展，电子探针显微分析技术进入了一个新的阶段，电子探针向高自动化、高灵敏度、高精确度、高稳定性发展。现在的电子探针为波谱WDS和能谱EDS组合仪，用一台计算机同时控制WDS和EDS，结构简单、操作方便。

2 电子探针的原理

电子探针的全称为电子探针X射线显微分析（Electron Probe Microanalysis，简称EPMA），是电子光学和X射线光谱的结合产物。它用一束聚焦得很细（50nm～１μｍ）的加速到5kV-30kV的电子束，轰击用光学显微镜选定的待分析试样上某个“点”（一般直径为1-50um），利用试样受到轰击时发射的X射线的波长及强度，来确定分析区域中的化学组成。EPMA是一种显微分析和成分分析相结合的微区分析，它特别适用于分析试样中微小区域的化学成分，因而是研究材料组织结构和元素分布状态的极为有用的分析方法[1]。

2. 1 主要结构

电子探针主要结构有：电子束照射系统( 电子光学系统)，样品台，X射线分光(色散)器，真空系统，计算机系统(仪器控制与数据处理)，如图1所示。

2. 2 电子光学系统与观察

产生电子束照射样品的部分称为照射系统或电子光学系统(EOS)，保持在约 10- 3~ 10- 4Pa的真空系统中。电子束由灯丝，栅极帽，阳极板组成的电子枪中发

直径为 4 nm~100 μm)照射在样品上。为了将电子束照射到样品上的任意需要分析点，安装有样品可以在水平、上下方向，以及旋转等运动的样品台。扫描线圈控制电子束 在 样 品 上 扫 描，得 到 与 扫 描 电 子 显 微 镜(SEM)一样的背散射电子或二次电子像。当扫描线圈控制电子束在样品表面进行扫描时，由于电子与样品之间的作用，产生各种信息(量子)，量子的产生率是随着样品的组成物质，几何形状，及其它物理性质而发生变化。例如，利用背散射电子的强度(背散射电子检测器的电信号) 得到与平均原子序数有关的成分像。利用二次电子强度(二次电子检测器的电信号) 得到样品的形貌像。

另外，利用特征 X 射线强度，一个 X 射线量子显示一个亮点，随着样品元素种类和含量多少的不同，亮点的密集程度产生的变化得到元素成分的 X 射线图。

2. 3 X 射线分光( 色散) 系统

样品室内安装的 X 射线分光器，用于 X 射线的分光和检测。电子束照射样品表面产生的 X 射线由连续谱 X 射线和特征 X 射线组成。连续谱 X 射线是电子减速时产生的轫致辐射。特征 X 射线是组成样品元素固有的，其波长λ与原子序数满足Moseley 法则:

1

?

因此可以判定样品组成元素。

?C(Z??)2 其中 C，σ为常数。如果用 X 射线分光器测定波长λ，就可以知道原子序数 Z，

因为 X 射线的波长 λ 与能量 E 之间的关系为:

E(keV)?12.298 ?(A)

因此，测量能量(E)值也可以知道元素组成。

X 射线分光 ( 色散 ) 器分为两种。 一种是利用分光晶体衍射检测特征 X 射线波长的波长色散型谱仪(wave length dispersive spectrometer，WDS)，是电子探针主要的检测方式。另一种是利用半导体检测器直接检测 X 射线能量的能量色散型谱仪(energy dispersive spectrometer，EDS)，一般是 SEM 的主要检测方式，有时也用作电子探针的辅助检测手段。WDS 利用分光晶体检测 X 射线波长。 只有满足 Bragg 公式(2dsinθ= nλ,其中:d 分光晶体的晶面间距;θ:X 射线照射分光晶体的入射角;n:晶体产生的衍射级数)的波长的 X 射线，才能从分光晶体到达气体电离型 X 射线检测器(正比计数管)检测，一个 X 射线光子产生一个电信号脉冲。这样就可以得到所要检测的特征 X 射线的波长，从而判定元素组成。

EDS 利用半导体检测器测量 X 射线的能量。X射线使半导体检测器(通常是 Si(Li)检测器) 产生正比数量的电子 /正空位对(电信号)。利用波高分析器鉴别这些电信号，根据已知的 X 射线能量值，可以判定元素组成。

为了测定样品中组成元素的含量，利用 X 射线计数器，对检测的 X 射线信号进行 X 射线强度计数，其结果在显示器上显示，打印机输出，并输入到计算机中进行各种修正计算与图像处理。

2. 4 计算机系统

用于控制产生照射样品的电子束电子光学系统的电磁透镜系统、样品台驱动系统、X 射线分光器运行系统、X 射线检测器系统等硬件，以及各种信号数据的采集，定性、定量分析的各种物理修正，计算面分析等的各种图像处理等的软件( 分析程序的应用)，所使用的计算机有个人计算机，工作站等。在面分析数据量庞大的情况下，要使用大型计算机。计算机系统发展迅速，快速、复杂的修正计算可以在瞬间完成。数据可以在彩色显示器上显示，并可以进行连续的、无人值守的自动测定与分析[1]。

3 电子探针的特点

(1)电子探针是利用检测电子束照射样品产生的特征射线来判定元素的，为

非破坏性分析。利用极微细的电子束可以进行微米量级的微区分析，也可以利用电子束扫描分析数百微米的区域，还可以利用样品台扫描分析厘米量级 (1 ～ 10 cm) 的大面积。

(2)电子探针除了检测特征 X 射线进行元素组成的定性、定量分析以外，还可以利用与原子序数有关的背散射电子得到成分像，也可以利用扫描电子束得到二次电子的形貌像。另外，利用电子束照射产生的阴极发光，可以对矿物样品、半导体器件和各种高分子材料进行各种分析。

(3)电子探针是包括电子光学、精密仪器、真空、光学、分光(光谱色散)、放射性计测、照相和计算机等工艺技术的综合性仪器。

(4)电子探针不仅用于基础研究的分析，亦可广泛用于生产在线的检验，品质管理的分析，以及能源、环境等检测。特别是应用于金属固熔体相、相变、晶界、偏析物、夹杂物等;地质的矿物、岩石、矿石和陨石等;陶瓷、水泥、玻璃;化学催化剂和石油化工，高分子材料，涂料等;生物的牙齿、骨骼组织;半导体材料、集成电路、电器产品等领域的非破坏性的元素分析和观察。

(5) EPMA 与 SEM 的共同点:均可以得到二次电子像(SEI)，背散射电子像(BSEI)，用于寻找分析区域。不同点:EPMA 的 WDS 可以获得更低的检出限，且超轻元素(5B ～9F) 定量分析准确度远高于SEM 上的 EDS。

4 电子探针的应用

电子探针是无机材料和有机材料微区成分分析的工具，广泛被用于冶金、地质、矿物、生物、医学和考古等领域。电子探针在材料研究领域中的断口分析、镀层分析、微区成分分析及显微组织形貌和催化剂机理与失效研究等方面发挥着不可替代的作用。在地质、矿产行业方面，配合使用特殊的透射偏光样品台附件，可以完成其它分析手段无法完成的分析任务[2]。

4. 1 断口分析

现代工业产品零件虽然经过精心设计、慎重选材、精确制造，由于实际生产和使用中的种种复杂原因，零件断裂损坏的现象仍然不断发生，极大地影响了生产的顺利进行和使用的安全，甚至造成灾难性事故。为了提高产品质量、保证使用安全，避免灾难性事故重演，人们常常借助电子探针分析断口的破坏特征、零件内部的结构及缺陷，从而判断零件损坏的原因。反射式的光学显微镜直接观察

大块试样很方便，但其分辨率、放大倍数和景深都比较低，因此在一定程度上限制了它们的适用范围。电子探针的样品制备简单，可以实现试样从低倍到高倍的定位分析;在样品室中的断口试样不仅可以沿三维空间移动，还能够根据观察需要进行空间转动，以利于使用者对感兴趣的断裂部位进行连续、系统的观察分析;扫描电子显微断口图像因真实、清晰，并富有立体感，在金属断口和显微组织三维形态的观察研究方面获得了广泛应用。根据断口的断裂特征，并结合生产工艺综合分析，可断定型材样品断裂的原因。

4. 2 镀层表面形貌分析和深度检测

材料在使用过程中不可避免地会遭受环境的侵蚀，容易发生腐蚀现象。为保护母材，成品件常常需要进行表面防腐处理。有时，为利于机加工，在工序之间也进行镀膜处理。由于镀膜的表面形貌和深度对使用性能具有重要影响，所以常常被作为研究的技术指标。镀膜的深度很薄，由于光学显微镜放大倍数的局限性，使用金相方法检测镀膜的深度和镀层与母材的结合情况比较困难，而电子探针却可以很容易完成[7]。使用电子探针观察分析镀层表面形貌是方便、易行的最有效的方法，样品无需制备，只需直接放入样品室内即可放大观察。电子探针可得知材料表面有无凹陷、凸出以及裂纹、毛刺和起皮等。

4. 3 微区化学成分分析

在实际分析工作中，在获得材料的形貌放大像电子探针X射线显微分析对微区、微粒和微量的成分分析具有分析元素范围广、灵敏度高、准确、快速以及不损耗样品等特点，可以进行定性和定量分析[3]。后，希望能在同一台仪器上进行原位化学成分或晶体结构分析，提供包括形貌、成分、晶体结构或位向在内的丰富资料，以便能够更全面、客观地进行判断分析。为此，电子探针将扫描电子像和 X 射线波谱仪(WDS)的分析功能的组合在一起，可分析样品微区的化学成分等信息。例如，材料内部的夹杂物往往是裂纹的发源地，由于它们的体积小，因此无法采用常规的化学方法进行定位鉴定。电子探针不仅可以为夹杂物定性，还可以检测断面上的腐蚀物、磨屑等微量物质。微区成分分析的结果往往为断裂失效分析的提供重要的线索和数据。一般而言，电子探针的二次电子像分辨率为 5 ～ 6 nm，低于扫描电镜的 2 ～ 3 nm 的二次电子像分辨率，但是 X 射线波谱仪检测到的成分含量下限为 0. 01% ，高于扫描电镜上所配置的能谱仪的检测

下限 0. 1% 一个数量级，更由于在分析中使用与材料基体成分相近的标准参考物质作为定量修正的基础，所以电子探针所使用的波谱仪的微区分析的定量分析能力远高于扫描电镜上使用的能谱仪，可以应用在判定合金中析出相和固溶体的组成、测定金属及合金中各种元素的偏析、研究电镀等工艺过程形成的异种金属的结合状态、研究摩擦和磨损过程种的金属转移现象以及失效件表面的析出物或腐蚀产物的鉴别等方面[3]。

4. 4 显微组织及超微尺寸材料的研究

材料组织往往非常细密，其中有一些非常细微的组织对材料的性能具有很大的影响。由于光学显微镜的分辨率较低，无法观察组织的细节和特征，电子探针却可以通过对组织细节的观察实现对显微组织的鉴别，并利用波谱仪进行定点的或面分布的分析，也可以通过相分析软件进行二元或三元的相图分析。

4. 5 催化剂研究

催化剂的催化效率不仅依赖于催化材料的成分，而且还与其表面特征密切相关。催化剂的比表面积 直 接 或 间 接 地 影 响 反 应 物 的 吸 附 与 脱 附。EPMA 不但可以在高倍下观察催化剂的表面图像，而且可以直接进行原位化学成分分析，将表面形貌和化学成分直接联系在一起。通过 EPMA 的成图分析，还可以获得与形貌相关联的二维成分分布，为催化剂的制备和使用提供详实的信息。

对于目前经常使用的载体型催化剂(通常是贵金属)，载体的制备状态决定了未来的表面形貌，成分的面分布分析可以提供贵金属在表面的覆盖率和厚度等信息。对失效(中毒)的催化剂，EPMA 分析可以得到点、面的元素成分分析信息，与形貌像相结合，可以获得失效类型、失效原因等多方面的信息，为解决问题提供有力的帮助。

4. 6 地质、矿物方面的应用

在地质、矿物方面，电子探针经常用于黑色金属、有色金属、稀土金属、贵金属、非金属等矿产资源的矿石物质组成研究，选矿流程考查和冶金工艺矿物学研究。通常情况下，化学分析可以有效地确定矿物中的特定的元素成分，X 射线衍射可以定性和定量地给出矿物的晶体结构方面的信息[4]。但是它们都不能解决一个根本的问题，即这些元素在一块矿石中的微观分布? 一些贵金属和稀有

金属是否在某些特定的地质结构中富集? 某些矿物是否和其他的矿物共生[4]?在研究工作中，电子探针将发挥其微区点分析和面分析的优势，提供丰富的从宏观到微观的元素分析信息，从而为研究人员和生产厂家提供选矿和冶炼的指导方向。

4.7在金属领域的应用

金属的微观组织对性能起着重要的作用，在冶炼、铸造、焊接或热处理过程中，材料里往往不可避免地会出现众多地微观相，如夹杂物、析出相、晶界偏析、焊缝中成分偏析、表面氧化等。用电子探针可以对它们能进行有效地分析。另外金属材料在电子束轰击下较稳定，非常适用电子探针分析。

4.8生物学、医学及法学中的应用

利用电子探针可以分析动物/人体软组织/人体骨骼，结石成份与成因分析及牙齿、乳牙牙釉质和牙本质钙含量分析;并且可以探测到动脉钙化或矿化和动脉粥样硬化情况、关节修复移植材料铬在周围组织中的扩散情况;ZnO、Si等尘埃在肺中的沉积诊断等。现代技术的发展使得案件的侦破变得更有依据性[6]，因为电子探针可以进行毛发中的微量元素分析、枪弹残余物颗粒成份分析及枪击后尸骨中铅的粒子分析、珍贵文物被盗后,金属残留成份分析、和文件真伪鉴别(纸张、颜料、油墨等成份分析)等。

5 总结

综上所述，电子探针是无机材料和有机材料微区成分分析的工具，广泛被用于冶金、地质、矿物、生物、医学、和考古等领域。若将扫描电子显微镜和电子探针结合，在显微镜下把观察到的显微组织和元素成分联系起来，能够解决材料显微不均匀性的问题，已经成为研究亚微观结构的有力工具。

参考文献：

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第二篇：扫描探针电子显微镜综述

扫描探针电子显微镜综述

朱弋1,阮兴云1,徐志荣1,杨德清

(1.成都军区昆明总医院,云南昆明650032;2.云南大学2物理系,云南650032)

[摘要]新的设计思想带来新的技术革命,STM巧妙地利用探针近场(近距离)

探测方法

、隧道电流理论、压电陶瓷扫描方法等现代科学技术,大大扩展了显微技术的深度。借鉴STM的方法,这些显微仪器适用于不同的领域,具有不同的功能。虽然它们功能各异,:。科学界把这类显微仪器归纳到一起,统称为扫描探针显微镜。,镜的性能和特点进行综述。

[关键词]扫描探针显微镜;;;[[]A[文章编号]1007-7510(2005)11-0033-02

Anoverviewofscanningprobemicroscope

ZHUYi,RUANXing-yun,XUZhi-rong,YANGDe-qing

YunnanUniversity,KunmingYunnan650032,China)

Abstract:Newdesignideabringsnewtechnologyrevolution.ScanningProbeMicroscope(STM)usesthemethodsofcloseprobedetection,thetheoryoftunnelcurrentandthetechnologyofpiezoelectricitychinawaretoimprovethepro2fundityofelectro-microscope.ByusingthemethodofSTM,manynewmicroscopyinstrumentsanddetectionmethodshavebeendeveloped.Theseinstrumentsareusedinvariousregionsandhavedifferentfunctions.Althoughtheyhavedifferentfunctionsbuttheyhavethesamepeculiarityofusingtheprobetoscanthesurfaceofsample.ScientistsinducealltheseinstrumentstogetherandcallthemScanningProbeMicroscope.Thispaperdiscussesthefeaturesandcharac2teristicsofthefamilymembersofSPMsuchasatomicforcemicroscope,closefieldopticmicroscopeandtrajectoryelectronemissionmicroscope.

Keywords:scanningprobemicroscope(STM);atomicforcemicroscope;Scanningmear-fieldopticalmicroscope;bal2listicelectronemissionmicroscope

1原子力显微镜(AtomicForceMicroscope,AFM)1112(1.KunmingGeneralHospitalofChengduMilitaryRegion,KunmingYunnan650032,China;2.PhysicsDepartmentof

我们曾指出STM只能得到导体和半导体的图象,而对绝

缘体则力不从心了。怎样解决这个问题?能不能找到一种既适

用于导体,又适用于非导体的探测方法呢?答案是肯定的,这就

是要介绍的原子力显微镜。最先提出原子力显微镜设计思想的

仍是扫描隧道显微镜的发明人:年轻的科学家葛?宾尼。

原子力显微镜的设计思想是这样的:一个对力非常敏感的

微悬臂,其尖端有一个微小的探针,当探针轻微地接触样品表

面时,由于探针尖端的原子与样品表面的原子之间产生极其微

弱的相互作用力而使微悬臂弯曲,将微悬臂弯曲的形变信号转

换成光电信号并进行放大,就可以得到原子之间力的微弱变化

的信号。从这里我们可以看出,原子力显微镜设计的高明之处

在于利用微悬臂间接地感受和放大原子之间的作用力,从而达

到检测的目的。

[收稿日期]2005-03-24图1原子力显微镜示意图图1是目前商品化的原子力显微镜仪器普遍采用的激光检测法示意图。激光检测法的工作原理是:由半导体激光器发出的一束红光经过光学透镜进行准直、聚焦后,照射到微悬臂上。三角架形状的微悬臂是利用微电子加工工艺制作的。微悬

20卷11期≠2005.11?33?

输激光和接收信号功能的光纤微探针移近样品表面,微探针表面除了尖端部分以外均镀有金属层以防止光信号泄露,探针的尖端未镀金属层的裸露部分用于在微区发射激光和接收信号。当控制光纤探针在样品表面扫描时,探针一方面发射激光在样品表面形成隐失场,另一方面又接收10-100纳米范围内的近场信号。探针接收到的近场信号经光纤传输到光学镜头或数字摄像头进行记录、处理,再逐点还原成图象等信号。近场光学显微镜的其它部分与STM或AFM很相似。

,而光子又具有许多独特的性质:,、,,近场光学显微臂的尖端是探针,背面是用于反射激光光束的光滑镜面。微悬臂的尺寸大约100微米左右。汇聚到微悬臂镜面的激光经反射后最终照射到四象限光敏检测器上。当探针在样品表面扫描时,由于样品表面起伏不平而使探针带动微悬臂弯曲变化,而微悬臂的弯曲又使得光路发生变化,最终导致照射到光敏检测器上的激光光斑位置发生移动。光敏检测器将光斑位移信号转换成电信号,经放大处理后即可得到图象信号。

原子力显微镜同样具有原子级的分辨率。由于原子力显微镜既可以观察导体,也可以观察非导体,从而弥补了STM的不足。

原子力显微镜发明以后,又出现了一些以测量探针与样品之间各种作用力来研究表面性质的仪器,例如:象的摩擦力显微镜、。

2近场光学显微镜ScangNear-fieldOpticalMicro2scope)

(Ballistic-Electron-Emission一般来说,当两种材料相互接触时,接触的面就叫做界

Microscopy,BEEM)

面。界面是看不见,摸不着的。界面到底有什么特殊的物理和化学性质一直是人们关心的问题。对于半导体材料来讲,界面的研究尤其重要。例如我们所熟悉的二极管、三极管就是利用其界面的特殊性质进行工作的。在以往的半导体/半导体或金属/半导体界面研究中,人们只能通过宏观或平均的测量来了解界面的性质,而对微观的界面情况了解甚少。

STM近场探测方法的实现,也开阔了人们研究微观界面

科学界把探针与样品之间的距离小于几十纳米的范围称为近场,而大于这个距离的范围叫做远场。显然,STM、AFM等利用探针在样品表面的扫描的方法属于近场探测,而对于光学显微镜、电子显微镜等远离样品表面进行观测的方法称为远场方法。

正如电子具有隧道效应一样,光子也具有光子隧道效应。既然可以利用电子的隧道效应成象,是否也能利用光子隧道效应成象呢?传统光学显微镜的分辨率不能超过光波波长的一半,这是限制光学显微镜分辨本领的桎梏。研究发现,物体受光波照射后,离开物体表面的光波分为两种成份:一部分光向远方传播,这是传统光学显微镜能接收的信息;而另一部分光波只能沿物体表面传播,一旦离开表面就很快衰减。这部分在近场传播的光波又叫隐失波。由于隐失波携带有研究样品表面非常有用的信息,科学家一直设想能对这种近场的光波加以研究利用。STM新颖的设计思想的出现,为近场光学的研究提供了思路。于是一种新型的科研仪器,近场光学显微镜诞生了。

的思路。弹道电子发射显微镜也是在STM的基础上设计出来的。

图3弹道电子发射显微镜的示意图

图3是弹道电子发射显微镜的示意图。为了理解BEEM的工作原理,我们可以回想一下中学时学过的半导体二极管和三极管。二极管是由掺杂有不同材料的P型和N型半导体构成的;P型和N型半导体构成的界面称为PN结。而三极管则是由两个PN结组成。PN结实际上是一种被称为肖特基势垒的异质结,正是由于这种界面异质结的特殊性质使得三极管具有了奇妙的放大作用。现在我们把STM的探针接近具有异质结的样品表面。它具有两个信号通路:一个是探针与上层样品

图2近场光学显微镜的原理示意图

图2是近场光学显微镜的原理示意图。将一个同时具有传

构成的STM信号通路;另一个是由探针经过上层材料和异质结到达下层材料的弹道电流通路。按照STM的工作原理,当

(下转第41页)

?34?20

卷

11期≠2005.11

总之,如何科学地构筑课程体系,合理地整合课程教学内容,编写出结构优化、内容精练、相关教材衔接和配合、方便教学、节省资源,内容上具有实用性、通用性、先进性、使学生能减轻负担、增加学习兴趣、真正体现医工结合的特色、反映教改新成果的教材,仍需作深入的研究和探讨。

4

(6)放射治疗学(7)医学图像处理(8)医学影像诊断学4.4出版参考书

2004.5,ISBN7-117-06081-6

主编乔田奎编委辛立袁力主编王昌元编委李月卿张兆臣主编刘林祥编委李长勤2004.8,

2003,ISBN7-117-04487-XISBN7-117-06364-5

出版教材目录

主编张里仁编委于富华编委王先运

4.1参加面向21世纪课程规划教材(人民卫生出版社)(1)医学影像设备学(3)医学影像诊断学(4)医学电子学基础

(2)医学影像学检查技术主编张云亭袁聿德

1.全国卫生专业技术资格考试指南影像医学技术专业编委

有:李月卿刘林祥张里仁邱建峰知识出版社

2.3.华夏出版社51.医学影像诊断学专业英语2.摄影技术专业英语3.影像设备学专业英语4.放射治疗学专业英语5.模拟电子技术实验讲义6.电工学实验指导7.数字电子技术实验讲义8.医用传感器实验讲义9.信号与系统实验讲义

4.2全国高等职业技术教育医学影像学专业规划教材(生出版社)

(1)(2)(3)(4)医学影像诊断学(5)医学影像检查技术(6)放射物理与防护(7)放射治疗技术(8)影像电子学基础(1)医学影像设备学

徐主编李林枫编委李建民主编祁吉副主编刘林祥主编袁聿德编委于兹喜主编李迅茹编委王鹏程主编王瑞芝编委乔田奎主编陈武凡编委郭永新

主编韩丰谈编委王洪林庆德李

影像诊断教研室影像技术教研室影像设备教研室放射治疗与防护教研室医学工程实验室医学工程实验室医学工程实验室医学工程实验室医学工程实验室

4.3生物医学工程专业本科协编教材(人民卫生出版社)

10.影像设备安装与维修实验讲义影像技术实验室

[参考文献]

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[J].中国医学物理学杂志,2004,21(2):120-121.[2]邹慧玲,等.中美生物医学工程本科教育的比较及启示

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建民2003,ISBN7-117-04474-8

(2)医学影像学检查技术主编于兹喜编委袁聿德宋树良2003,ISBN7-117-05734-3(3)医学影像成像理论(4)电工学(5)电子技术学(上接第34页)

主编李月卿编委王昌元张里仁

郑浩2003.10,ISBN7-117-05761-0

主编焦青编委吴稼祥范世忠赵传主编郭永新编委吴稼祥房鹰范

华2003,ISBN7-117-05748-3世忠2003,ISBN7-117-05770-X

探针与样品之间的距离非常接近时,由于探针的电势场高于样品,探针会向样品发射隧道电子。这些隧道电子进入样品到达界面时,虽然大部分电子的能量由于已经衰减而被界面的势垒反弹回来,但是仍有少数能量较高的电子能够穿透界面到达下层材料,这些穿透过界面的电子称为弹道电子。由于弹道电子在穿透界面时携带了许多有关界面的信息,因此BEEM为界面的研究提供了有价值的数据。BEEM的另一个特点是可以同时得到表面的STM图象和界面的图象,这对于同时对表面和界面进行探测、研究和比较是十分有利的。

如前所述,扫描探针显微镜的种类有很多。例如,用以研究磁场现象的磁力显微镜,研究表面摩擦的摩擦力显微镜,还有☆

镜、离子电导显微镜,等等。这些显微镜在不同的研究领域发挥着各自不同的作用。可以预料,随着纳米科技的蓬勃发展,将不断会有新型的仪器产生并加入到扫描探针显微镜家族之中。

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☆

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