掃描電子顯微鏡（SEM）檢測項目詳解

一、形貌與結構分析

1. 表面微觀形貌觀測

• 檢測內容：觀察樣品表面的微觀結構、粗糙度、顆粒分布、裂紋、孔隙等。
• 應用領域：
  • 材料科學：金屬斷口分析、涂層表面形貌、復合材料界面結合狀態。
  • 納米技術：納米顆粒尺寸、形貌及分散性評價。
  • 生物醫學：細胞表面結構、生物組織微觀形態（需特殊樣品制備）。
• 特點：景深大，可清晰呈現三維立體結構。

2. 三維重構與立體成像

• 檢測方法：通過傾斜樣品或電子束角度變化獲取多角度圖像，結合軟件重建三維模型。
• 應用：材料孔隙率分析、微納器件結構解析。

二、成分與元素分析

1. 能譜分析（EDS）

• 檢測內容：利用X射線能譜儀測定樣品中元素的種類和含量。
• 應用：
  • 材料失效分析：金屬腐蝕產物成分檢測。
  • 礦產分析：礦石中元素分布測定。
  • 電子器件：焊點成分異常檢測。
• 檢測限：通常為0.1-1 wt%，空間分辨率約1 μm。

2. 波譜分析（WDS）

• 特點：相比EDS，WDS分辨率更高（檢測限達ppm級），適合輕元素（如B、C、N）分析。
• 應用：精密合金元素定量、半導體摻雜濃度測定。

三、晶體結構分析

1. 電子背散射衍射（EBSD）

• 檢測內容：分析晶體取向、晶粒尺寸、相組成及晶界特征。
• 應用：
  • 金屬材料：冷軋金屬的織構分析。
  • 地質學：礦物晶體生長方向研究。
• 分辨率：可達50 nm級別。

四、特殊功能擴展檢測

1. 原位動態觀察

• 技術：配備加熱、拉伸或冷卻臺，實時觀察材料在力、熱等作用下的微觀變化。
• 應用：薄膜斷裂過程追蹤、相變行為研究。

2. 低真空/環境SEM（ESEM）

• 特點：允許非導電或含水樣品直接觀察，無需鍍膜。
• 應用：生物活體組織、高分子材料、含水礦物檢測。

3. 陰極發光（CL）

• 檢測內容：分析材料發光特性，用于半導體缺陷、礦物發光特性研究。

五、典型行業應用案例

1. • 檢測項目：芯片線路缺陷檢測、焊點成分分析（Pb-free認證）、晶圓表面污染分析。
2. • 檢測項目：鋰電池電極材料形貌與元素分布、燃料電池催化劑顆粒分散性。
3. • 檢測項目：古代陶瓷釉面成分分析、金屬文物腐蝕產物的EDS圖譜。

六、樣品制備要求

• 導電性處理：非導電樣品需鍍金或碳膜。
• 生物樣品：固定、脫水、臨界點干燥。
• 斷面分析：需離子切割或聚焦離子束（FIB）制樣。

七、SEM檢測的局限性

1. 樣品需耐真空環境（ESEM除外）。
2. 元素分析空間分辨率受束斑大小限制。
3. 對磁性樣品可能產生圖像畸變。

八、未來發展趨勢