SEM基本工作原理及应用

  【锂电世界】  扫描电镜的工作原理是由电子枪发射高能电子束入射到样品的某个部位时，聚焦电子束与试样相互作用，产生二次电子发射以及其他物理信号，扫描电镜设备就是通过这些信号得到样品表面一系列信息，从而达到对样品进行分析的目的。

    由于入射电子与样品之间的相互作用，从样品中激发出的二次电子通过收集极的收集，可将向各个方向发射的二次电子收集起来。这些二次电子经加速并射到闪烁体上，使二次电子信息转变成光信号，经过光导管进入光电倍增管，使光信号再转变成电信号。这个电信号又经视频放大器放大，并将其输入到显像管的栅极中，调制荧光屏的亮度，在荧光屏上就会出现与试样上一一对应的相同图像。入射电子束在样品表面上扫描时，因二次电子发射量随样品表面起伏程度（形貌）变化而变化。

    扫描电镜的用途很广，近年来在锂离子电池材料的研究方面得到了广泛的重视和应用。扫描电镜配上其他一些配套设备可以得到更多的信息：除了可以进行形貌分析（表面几何形态，形状）和形态分析（尺寸）外，配合配套设备还可做显微化学成分分析，显微晶体结构分析等，这更加扩大了扫描电镜的广泛应用度。常见的扫描电镜配窭设备主要有：x射线能谱仪、X射线波谱仪、结晶学分析仪等。

    目前市场上提供的商品扫描电镜分为两类：场发射扫描电镜(FEG SEM)和常规扫描电镜( SEM)，两类电镜主要性能对照见表1。

    场发射电镜属于高分辨型电镜，可以把样品Inm尺度的细节成像，可以真正实现低加速电压下工作。给出相同三元材料样品用常规扫描电镜(a)与场发射扫描电镜(b)照片对比，由可见场发射样品分辨率更高。但由于其价格相对较高，在一般企业使用常规扫描电镜的较多。

    在扫描电镜中，一幅高质量的图像应该满足3个条件：首先是分辨率高，显微结构清晰可辨；其次是衬度适中，图像中无论是在黑区还是在白区中的细节都能看清楚；最后是信噪比好，没有明显的雪花状噪声。三者之间有着必然的内在联系，其中分辨率是最重要的指标。