扫描电子显微镜 (SEM)，它有什么用？
你知道什么是电子显微镜，它可以分析什么吗？ ATRIA 材料团队在这篇文章中为您解释！
许多缺陷 材料中发生的这些问题很难解释，确定其原因可能是一项非常复杂的任务。然而，今天显微分析技术的巨大进步触手可及，它可以为我们提供关键信息以找到失败原因的解释 .
什么是扫描电子显微镜或 SEM ?
电子显微镜基于扫描电子束的发射 在样品上，与样品相互作用，产生不同类型的信号，由检测器收集。最后，将检测器中获得的信息转换为高清图像 , 分辨率为 0.4 到 20 纳米。总之，我们获得了样品表面形貌的高分辨率图像。
有了它我们可以研究不同类型的材料（下面你可以看到他们的准备工作并非在所有情况下都相同）：
- 金属 ：钢、铝、钛、铜、贵金属、合金……
- 陶瓷 ：玻璃、混凝土、氧化铝、氧化锆、碳化物、石头、瓷器……
- 聚合物 ：PP、PE、尼龙等热塑性塑料；热固性材料，例如三聚氰胺、聚酰亚胺；弹性体，例如橡胶、硅胶……
- 复合材料 ：碳纤维、玻璃纤维、石墨、陶瓷复合材料、树脂……
- 有机物 ：棉花、木材、细菌、细胞……
扫描电子显微镜 (SEM) 的工作原理是什么？
扫描电子显微镜 (SEM) 有一根灯丝，可以产生一束电子束，影响样品。这些电子与正在研究的样品相互作用并返回由不同检测器解释的不同信号。有了这些信息，我们可以从以下方面获得肤浅的信息：
形状和地形
纹理
作文
电子束的相互作用 样品表面呈“梨”形，如下图所示。穿透将取决于我们工作的千伏电压，标准是 1-5 微米的穿透。
电子束与样品相互作用，‘梨形’模型
扫描电子显微镜 (SEM) 中的探测器
最常见的检测器如下：
二次电子探测器 (SE)： 通过电子束的相互作用从材料中产生的二次电子中捕获能量。他们提供了关于最肤浅的纹理/地形的信息 因为它来自最外层（下图中最靠近表面的“梨”）。
背散射电子探测器 (BSE)： 它捕获来自反向散射电子（“梨”的第二层）的能量。它的表面分辨率较低，但对原子序数的变化很敏感 表面元素，因此在成分。我们将根据原子量观察到不同的灰色阴影（如果元素较重，则更清晰，因为它会释放更多的能量并“发光”更多）。
X 射线探测器（EDX、EDS 或 EDAX )：该探测器捕获表面（“梨”的第三层）产生的 X 射线的能量，它们是样品中每个元素的特征，因此它们为我们提供了有关 元素合成 .与 BSE 不同，它们为我们提供了有关样本的更多信息。使我们能够以半定量的方式了解样品表面的成分。 EDX 可以应用于样品表面上的特定点或区域。当分析应用于一个区域时，可以获得一个包含样本选定区域所具有的不同元素的地图，每个元素用不同的颜色表示。您可以在下面我们的一个项目的图片中看到它。
X 射线检测器 (WDS)： 类似于 EDX，但不是一次接收所有 X 射线的能量，它只测量 单个元素产生的信号 .这是一种速度较慢但更灵敏、更精确的技术。
衍射背散射电子探测器（BSE D) ：该探测器接收由表面衍射的符合布拉格定律的电子能量，并提供有关样品晶体结构的信息。
左。 SE检测器；正确的。疯牛病探测器
EDX 与 FEI 显微镜
不同来源的扫描电子显微镜类型
您可能见过 SEM、FE-SEM 或 FIB-SEM 等术语，您知道它们的区别吗？加油！：
SEM ：这些是我们已经解释过的传统 SEM，它们具有 热电子源。
FE-SEM （场发射 SEM）：它们是进化的，具有作为 场发射的电子源 枪提供高能和低能电子束。由于这些光束非常集中，它们可以提供更好的分辨率。
双光束 o FIB-SEM （双束显微镜或聚焦离子束 SEM）：它有 两列，一列离子，另一列在 52º 电子。 离子柱使用镓 (Ga +) 离子束。 Ga + 离子比电子重 130,000 倍，因此与样品的相互作用更强，尽管其穿透力较小。此外，可以制作离子切片以可视化内层。
进行离子切割的 Dual Beam 图像
扫描电子显微镜根据真空的类型
根据真空类型的不同，SEM有几种类型：
高真空 SEM ：样品需要干燥且导电。对于非导电样品，可以在这些样品上镀一层碳或金属溅射层。
无环境扫描电镜 (ESEM) :no se necesita preparación de muestra。 SE pueden analizar muestras biológicas y noconductoras sin necesidad de recubrir.
光学显微镜 (OM) 和扫描电子显微镜 (SEM) 的区别
我们告诉您光学显微镜和扫描电子显微镜的主要区别：
增加 ：光学显微镜可以有 4 倍到大约 1000 倍，而 SEM 可以有 10 倍到 3,000,000 倍以上。
景深 ：或相同的，有多少样本同时聚焦。在光学显微镜的情况下，它们的范围从 0.19 微米到 15 微米。在 SEM 中，这个范围更广，从 0.4 微米到 4 毫米不等。
分辨率 ：光学显微镜可以达到0.2微米左右的空间分辨率，而扫描电镜可以达到0.4纳米，部分型号和镜头。
光学显微镜左图； Nanoimages显微镜下的右SEM图像。
与其他表征技术相比，电子显微镜的优势
电子显微镜是一种非常有用的材料表征技术，因为样品量非常少 是必需的，它是非破坏性的 技术（只要样品不必被切割以适合载玻片或涂层），也就是说，样品没有损坏并且可以恢复。使用该技术的唯一要求是样品必须是导电的，因为获得图像是设备发射的电子与样品相互作用的产物。如果我们的样品不导电，则没有问题，正如我们已经看到的那样，因为他们可以使用样品金属化器，通过物理气相沉积沉积几纳米层的导电元素，从而获得成分和扫描电子通过 EDX 获得的显微图像。获得的图像具有高分辨率。
纯成像部分及其 EDX 检测器都是非破坏性和快速响应技术，这就是为什么它们被认为是表征所有类型材料的强大工具，因为它们让我们知道什么类型的 表面 拓扑 我们的样本有，它的缺陷 及其组成 随着单张图像的获取。
激光制造并通过FESEM观察的微孔
SEM 扫描电子显微镜应用
在 ATRIA，电子显微镜是一种广泛使用且众所周知的工具。这些类型的技术用于不同的部门 例如汽车、建筑、消费品、零售、国防、牙科或包装等。
电子显微镜可用于应用 多种多样：
产品设计失败分析 :知道为什么会发生失败，例如在这个 Project 对产品质量测试中出现的缺陷的形态和组成进行了表征。可以研究的另一种失效类型是：分层、粘附、……
C 表面纹理特征化 :当想要知道已经生成的地形和结构时，例如通过激光技术使用样品，SEM 是一个非常有用的工具，在这个项目中 还可以优化打标的激光参数。
表面缺陷分析和质量控制 ：通过 SEM 可以可视化缺陷，了解类型，例如在这个 项目 我们研究产品在正常使用行为下出现的缺陷。
S 污染物研究 ：借助 EDX 检测器，可以在样品中发现不需要的污染物，这些污染物会导致粘附问题、油漆或结构故障。你可以看到一个项目的例子 我们已经对涂料中的污染物进行了研究，通过 EDX 我们看到了它们的主要差异。
形态和结构研究 ：它涉及识别和分析不同材料（如金属、聚合物、陶瓷、矿物或复合材料）中的结晶相和转变。借助 SEM，可以研究退化的类型，例如疲劳、腐蚀、裂纹……
竞争对手分析： SEM技术也用于研究竞争产品和进行基准测试。
我们可以看到表面污染的SEM图像作为不应该出现的亮点，所以油漆的附着力很差
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