掃描電子顯微鏡（SEM）檢測項目詳解

一、核心檢測項目

1. • 表面形貌觀測：通過二次電子（SE）成像，獲得樣品表面納米級三維形貌信息，分辨率可達0.5-5 nm，適用于金屬斷口、涂層、纖維等表面特征分析。
   • 三維形貌重構：結合傾斜樣品臺或聚焦離子束（FIB），重建樣品3D結構，用于材料孔隙率、粗糙度量化分析。
   • 顆粒與缺陷分布：統計微米/納米顆粒尺寸分布、形狀參數，檢測材料裂紋、孔洞等缺陷的空間分布。
2. • 能譜分析（EDS）：探測特征X射線，快速定性/定量分析元素組成（B-U），繪制元素面分布圖，適用于合金相分析、異物檢測。
   • 波譜分析（WDS）：高分辨率成分分析（檢測限達0.01%），用于輕元素（如C、N、O）的精準定量。
   • 元素價態分析：結合陰極發光（CL）或電子能量損失譜（EELS），研究材料化學態及能帶結構。
3. • 電子背散射衍射（EBSD）：解析晶體取向、晶界類型、應變分布，用于金屬織構、陶瓷相變研究。
   • 微觀結構表征：觀測多相材料界面、復合材料增強相分布、半導體器件層狀結構。
   • 缺陷與位錯觀察：通過選區衍射（SAED）或高分辨率模式分析位錯、孿晶等晶體缺陷。
4. • 原位動態實驗：在加熱、拉伸、通電環境下實時觀測材料形變、相變或失效過程。
   • 生物樣品成像：采用低電壓模式或環境SEM（ESEM）觀察非導電樣品（如細胞、昆蟲），無需金屬鍍膜。
   • 納米材料特性：測量碳納米管、量子點等材料的尺寸、分散性及表面功能化效果。

二、典型應用領域

三、樣品制備關鍵技術

• 導電處理：非導電樣品需噴鍍5-20 nm金、鉑或碳層以避免荷電效應。
• 生物樣品處理：采用臨界點干燥或冷凍固定技術保持結構完整，避免脫水塌縮。
• 截面制備：使用聚焦離子束（FIB）或離子研磨儀制備橫截面，觀測涂層/界面內部結構。
• 特殊環境樣品：環境SEM（ESEM）允許含水樣品在低真空下直接觀察，無需干燥處理。

四、技術優勢與局限

• 1. 分辨率高（亞納米級場發射SEM），景深大，立體成像效果優于光學顯微鏡；
  2. 多信號綜合分析能力（形貌+成分+結構）；
  3. 適配多種附件（如EDS、EBSD），功能擴展性強。
• 1. 樣品需耐高真空，含水或揮發性物質需特殊處理；
  2. 電子束可能損傷敏感材料（如有機薄膜）；
  3. 元素分析對輕元素靈敏度較低（EDS檢測限約0.1%）。

五、前沿發展

• 低電壓SEM：減少電子穿透深度，提升表面細節分辨率，適用于有機材料。
• 原位分析技術：整合拉伸臺、加熱臺等，實現動態過程多維度表征。
• AI圖像分析：機器學習算法自動識別顆粒、統計尺寸分布，提高檢測效率。