扫描电镜.ppt

标题文本,正文级别 1,正文级别 2,正文级别 3,正文级别 4,正文级别 5,扫描电子显微镜,谢丽,作为一种借助物理方法产生物体放大影像的仪器用于科学研究，至今已经有数百年历史，而且已经成为一种极为重要的科学仪器，广泛地用于生物学、化学、物理学、冶金学、酿造等各种科研活动，对人类的发展做出了巨大而卓越的贡献。,光学显微镜,电子显微镜,光学显微镜,单双目显微镜,目视、摄影、电视显微镜,立体视显微镜,生物和金相显微镜,偏光、相衬、微分干涉显微镜,普通光、荧光、红外光、激光显微镜,电子显微镜,透射电子显微镜,高压电子显微镜,扫描电子显微镜,分析电子显微镜,电子显微镜是以电子束作为光源、电磁场作透镜具有高分辨率和放大倍率的显微镜。电镜通过收集、整理和分析电子与样品相互作用产生的各种信息而获得物体的形貌和结构等。电镜的类型也是利用电子信号的不同和成像的不同而进行的。,据美国2014年3月28日报道，科学家已经研究出新型电子显微镜，该显微镜能够观察到接近原子水平的线粒体核糖体(mitochondrial ribosome)的结构(见下图)，这种显微镜发展史上具有里程碑意义的研究成果，对于结构生物学研究而言，无疑在技术支撑方面带来了革命性的新变化。,右图是酵母线粒体核糖体的结构图示，与细菌核糖体(蓝色)和哺乳动物线粒体核糖体(红色)有类似的一些特性，但是有些特征只有在酵母中存在(黄色)。,扫描电镜的类型,典型的扫描电镜,扫描探针,扫描隧道,原子力,磁力,化学力,扫描电镜的类型,环境扫描电镜,冷冻扫描电镜,扫描透射电镜,场发射扫描电镜,扫描电声,扫描探针显微镜（SPM），是用一尖锐的传感器探针在样品表面上方扫描，通过“感触”来检测样品表面性质，并不用物镜来成像，这是与其他显微镜最主要的区别。可对样品进行原子尺寸的观察，在磁畴形态的研究、表面原子的移动、电化学反应机理研究等方面具有独特的优势。,扫描探针,扫描隧道显微镜（STM），利用电子隧道现象，将样品本身作为一个电极，另一个电极是一根非常尖锐的探针。把探针移近样品，在两者之间加上电压，由于隧道效应在探针与样品表面之间就会产生隧道电流并保持不变，若表面有微小起伏，哪怕只有原子大小的起伏，也将使电流发生成千上万倍的变化。这种携带原子结构的信息输入电子计算机，经过处理即可在荧光屏上显示出一幅物体的三维图像。其分辨率达到了原子水平，放大倍数可达3亿倍，最小可分辨的两点距离为原子直径的1/10，也就是说它的分辨率高达0.01nm。,扫描隧道,AFM不要求样品具有导电性，待测样品不需要特殊处理就可直接进行纳米尺度的观测。在任何环境（包括液体）中都能成像，而且针尖对样品表面的作用力较小，能避免对样品造成损伤。在生物领域在体外可对细胞进行长达数小时甚至数天的实时观测，从而为在纳米尺度实时监测自然状态下细胞的运动、分裂、聚集、转化、凋亡等过程提供了可能。其侧向分辨率可达2nm，垂直分辨率小于0.1nm。,原子力,普通扫描电镜的样品室和镜筒内均为高真空（约为10-6个大气压），只能检验导电导热或经导电处理的干燥固体样品。低真空扫描电镜可直接检验非导电导热样品，无需进行处理，但是低真空状态下只能获得背散射电子像。环境扫描电镜除具有以上两种电镜的所有功能外，还具有以下几个主要特点：1.样品室内的气压可大于水在常温下的饱和蒸汽压 2.环境状态下可对二次电子成像 3.观察样品的溶解、凝固、结晶等相变动态过程（在-20+20范围）,环境扫描电镜,特别适用于含水样品的观察，因此在生物学领域的应用日益增多。主要用于观察经快速冷冻固定的样品。生物样品经冷冻固定后，能避免化学固定的缺点，保持样品的活体状态。,冷冻扫描电镜,是一种成像方式与透射和扫描都相似并且兼有二者的优点，其分辨率可达0.3-0.5nm。可以观察较厚的试样和低衬度的试样。,扫描透射电镜,引言,扫描电子显微镜的简称为扫描电镜，英文缩写为SEM（scanning electron microscope）。他是用细聚焦的电子束轰击样品表面，通过电子与样品相互作用产生的二次电子、背散射电子等对样品表面或断口形貌进行观察和分析。现在SEM都与能谱（EDS）组合，可以进行成分分析。所以，SEM也是显微结构分析的主要仪器，已广泛用于材料、冶金、矿物、生物学等领域。,典型的扫描电镜扫描电镜的课程内容,第一章,基本原理,仪器构造,第二章,仪器特点,应用领域,仪器术语,第三章,动物、植物、微生物的样品处理,硬件操作,软件操作,分组实训,讨论总结,第四章,发展历史,扫描电镜的发展历史,1924年德国物理学家德布罗意提出微观粒子的波动论后，用电子聚焦成像的学科-电子光学便得到迅速发展。,1932年德国的克诺儿、鲁斯卡、吕赫和约汉森在电子显微镜研制上最先获得成功，证明波动论和电子聚焦理论的使用价值。,1938年冯.阿登纳研制出第一台真正的扫描电镜。,1942年兹维礼金、希利尔、斯奈德对此进行改进，研制出分辨率为50nm的SEM。,1953年剑桥大学的麦克马伦制成新的SEM，后经加拿大的史密斯改进，制造出了一台高质量的SEM，自此，SEM成为一种研究工具。,1965年第一批商品化的SEM在英国剑桥仪器公司诞生，当时的分辨率为25nm。,进入上世纪90年代，随着计算机的迅速发展，两种相互结合，推出了数字化的SEM。,进入21世纪，生产出的SEM全部由计算机控制，实现了全自动化。同时，为了适应含水生物样品、不导电样品的检测，推出了环境扫描（ESEM）或可变压力的高低真空SEM。,扫描电镜的结构,扫描电镜,实物图,Hitachi,S-3400N,扫描电镜的结构,电子光学系统（镜筒）,机械系统,信号检测和放大系统,图像显示和记录系统,电源和真空系统,计算机控制系统,电子光学系统,电子枪,聚光镜,扫描线圈,光阑组件,能够提供足够数目的电子，发射电子越多，成像越亮；发射电子的区域要小，电子束越细，象差越小，分辨本领越好；电子速度要大，动能越大，成像越亮。,电子枪,要求,分类,直热式发射型电子枪。阴极材料是钨丝（直径大约0.1-0.15mm），制成发卡式或针尖式形状，并利用直接电阻加热来发射电子，它是一种最常用的电子枪。,旁热式发射型电子枪。阴极材料是用电子逸出功小的材料如LaB6，YB6，TiC 或ZrC等制造，其中LaB6应用最多。,场致发射型电子枪。阴极材料是用钨单晶针尖，针尖的曲率半径大约为100nm。,表1 几种类型电子枪性能比较,热电子发射的优缺点,热发射源价格便宜，不需要特殊的真空环境，但是亮度相对较低，电子束的能量散布大，即发射能量的均一性差,钨丝阴极发射的电子束直径约20-50微米，六硼化镧阴极发射的电子束直径为10-20微米左右,钨丝和六硼化镧,冷场发射阴极的优缺点,电子源的有效直径小，通过透镜缩小，可以获得优于1nm的束斑直径，对高倍率和高分辨率成像极为有利,电子束的能量散布小，低加速电压成像性能优越,如果电子枪一直保持在超高真空状态，发射电子的钨尖寿命长，可以使用7-8年。,真空度要求高，还需要每天进行,闪清,钨单晶,热场发射阴极的优缺点,可以获得高倍率和高分辨率图像，分辨率达到1nm,电子源有效直径约15微米，与冷场相比，可以提供更大的束流，且束流稳定性好，适合对成分和晶体取向分析，是分析型扫描电镜必备的电子源,对真空度的要求比冷场低，也不需要经常闪清操作,钨单晶/氧化锆,灯丝阴极本身的热电子发射性质（如电子逸出功）,灯丝阴极的加热电流。发射电流强度是随着阴极加热电流的增加而增加的。,灯丝尖端到栅极孔的距离。一般,来说距离越小,，可获得较大的电子束强度，但灯丝的寿命却越短。,阴极的加速电压。灯丝的亮度同加速电压成正比，故高的加速电压可以获得较大的发射电流强度。,目前商业生产的扫描电镜大多是采用发卡式钨灯丝电子枪,影响电子枪发射性能的因素,电磁聚光镜,其功能是把电子枪的束斑逐级聚焦缩小，因照射到样品上的电子束光斑越小，其分辨率就愈高。,扫描电镜通常都有三个聚光镜，前两个是强透镜，缩小束斑，第三个透镜是弱透镜，焦距长，便于在样品室和聚光镜之间装入各种信号探测器。,为了降低电子束的发散程度，每级聚光镜都装有光阑。为了消除像散，装有消像散器。,聚焦的含义是指利用调焦旋钮或鼠标反复调节物镜的聚焦能力，使电子束会聚在样品表面，这时束斑直径最小，也称为正焦点位置，图像应该最清晰。调整焦点位置是个反复过程，总是从欠焦位置到正焦点，再到过焦，或者反过来进行。如果在欠焦和过焦两个位置图像在相互垂直方向上出现模糊，并拉长，证明有像散，图像即使在正焦点下也不清晰。,像,散,扫描电镜与能谱仪分析技术,张大同编著,遇到像散怎么办？,首先确定是不是像散。,确定是像散后，先将图像聚焦到正焦点的位置，交替调节消像散器的X Y控制，再反复调焦，判断图像是否拉长，如果仍然有像散，但有变小的趋势，再重复上述过程，直到图像从模糊到清楚是以同心方式变化，像散就消好了。,电镜的物镜光阑脏了，光阑孔很小（微米），脏东西粘在光阑孔边，电子束通过光阑孔时，束斑变成非轴对称，会引起较大的像散。,扫描线圈,其作用是使电子束偏转，并在样品表面作有规则的扫动，电子束在样品上的扫描动作和在显像管上的扫描动作由同一扫描发生器控制,保持严格同步。,改变入射束在样品表面的扫描振幅，从而改变扫描像的放大倍数。,扫描线圈安装在物镜内，分为上下两组，电子束被上扫描线圈偏转离开光轴，到下扫描线圈又被偏转折回光轴，最后通过物镜光阑中心入射到样品上。,机械系统,支撑部分,样品室,样品室,样品室位于镜筒下部，内设样品台，样品台除了能夹持一定尺寸的样品，还能使样品作平移、倾斜、转动等运动，同时样品还可以在样品台上加热、冷却和进行力学性能实验（如拉伸等）。,信号检测与放大系统,信号检测与放大系统的作用是检测样品在入射电子作用下产生的物理信号，然后经视频放大送入显示系统，作为荧光屏亮度的调制信号，显示图像。不同的物理信号，要用不同类型的检测系统。大致可分为三类：,电子探测器,阴极荧光探测器,X射线探测器,图像显示与记录系统,在透射电镜和光镜中，物体上的每个部位均是同时成像或曝光。扫描电镜不然，样品的每个像元是在扫描过程中逐点成像。为了使电子束在每个像元上的持续时间长，以便激发出更多的信号电子，通常选用较长的扫描时间成像。在样品条件许可下，扫描时间越长，明显改善图像的信噪比和分辨率。,由于在镜筒中的电子束和显像管中的电子束是同步扫描，荧光屏上的亮度是根据样品上被激发出来的信号强度来调制的，检测器接收的信号强度随样品表面状态不同而变化，从而，由信号检测系统输出的反映样品表面状态特征的调制信号在图像显示和记录系统中就转换成一幅与样品表面特征一致的放大的扫描像。,现在的扫描电镜均采用数字帧存储器采集数字图像，并显示在荧光屏上，这是图像存储的第一步。在扫描一帧图像过程中可以利用图像处理技术，如多帧叠加、像素平均、递归滤波等，以提高图像质量，然后放入帧存储器内并呈现给用户，这个过程只需要20s。,最后就是把图像以某种数字存档格式储存在计算机硬盘中，用户用闪盘或光盘拷贝，之后可以在任何一台计算机上调出、打印。,BMP格式直接保存了每个像素的所有数值，数据没有经过任何压缩，图像质量没有损失，通常1024像素1024像素256级灰度的图像需用1MB的存储空间。,TIF格式保存更多信息，不限于图像，甚至诸如其他硬件的设置信息等，记录了很多内容，其优点是可以处理24位的图像，数据受到中等压缩，一张图像尺寸约占650kB。,JPG格式把图像数据中人眼不太敏感的细节部分去掉显著提高了数据压缩率，但又不影响对图像细节的判断，所占尺寸约100kB，这种格式图像与前两种格式图像在高倍率下相比，可以发现在边缘细节上要粗糙。,扫描电镜的数字存档格式有BMP、TIF、JPG（JPEG）三种,电源和真空系统,电源,稳压、稳流及安全保护电路,UPS,真空系统,目的,：,为电镜提供适当的真空度，确保镜筒内电子束通行无阻地到达样品；防止样品污染；防止极间放电。,扫描电镜的原理,扫描电镜成像示意图,扫描电镜的工作原理,由最上边电子枪发射出来的电子束，经栅极聚焦后，在加速电压作用下，经过二至三个电磁透镜所组成的电子光学系统，电子束会聚成一个细的电子束聚焦在样品表面。在末级透镜上边装有扫描线圈，在它的作用下使电子束在样品表面扫描。由于高能电子束与样品物质的交互作用，结果产生了各种信息：二次电子、背散射电子、吸收电子、X射线、俄歇电子、阴极发光和透射电子等。这些信号被相应的接收器接收，经过放大后送到显像管的栅极上，调制显像管的亮度。由于经过扫描线圈上的电流是与显像管相应的亮度一一对应，也就是说，电子束打到样品上一点时，在显像管荧光屏上就出现一个亮点。扫描电镜就是这样采用逐点成像的方法，把样品表面不同的特征，按顺序、成比例地转换为视频，完成一帧图像，从而使我们在荧光屏上观察到样品表面的各种特征图像。,扫描电镜在生命学中的应用,植物,花粉粒,叶,腺毛,上下表皮的角质纹理,附着物,垂周壁,平周壁,气孔形状,果皮,种子,腺毛,表面纹饰,果棱纹饰,断面,胚芽,形态,孔沟,雕纹,孢子,动物,皮,毛,昆虫表面结构,鳞片,卵壳气孔,昆虫的超微形态,触角感觉器,结缔组织,肌肉,神经,血管,微生物,原核微生物,真核微生物,左1：冬青茎的横断面,左2：叶子的边缘，可以清楚,地看到一些绒毛,左3：气孔和花粉粒,中1：碧桃的花粉,中2：松针的表面,中3：花瓣上的气孔,中4：以萼片的断面，靠左边,可以看到叶脉，右侧是,叶肉可以看到或开或闭,的气孔,右1：冬青茎的横断面（边,缘），可以看清茎表面,的绒毛,右2、右3：花丝的横断面及,侧面。,扫描电镜的性能指标,分辨率高（,d,0,=,d,min/M,总,）,景深大（,F,d,0,/,）,放大倍率高（,M=Ac/As,）,保真度好,样品制备简单,扫描电镜的主要性能优点,对于微区,成,分,分析,而言，它是指能分析的最小区域。,对于成象而言，它是指能分辨两点间的最小距离。,分辨率,扫描电镜的分辨率有两重含义,两者主要取决于入射电子束的直径，但并不等于直径，因为入射电子束与试样相互作用会使入射电子束在试样内的有效激发范围大大超过入射束的直径。入射电子激发试样内各种信号的发射范围不同，因此各种信号成象的分辨本领不同。分辨率大小由入射电子束直径和调制信号类型共同决定。,不同信号的分辨率,信号,分辨率（nm）,发射深度（nm）,二次电子,5-10,5-50,背散射电子,50-200,100-1000,吸收电子,100-1000,透射电子,0.5-10,感应电动势,300-1000,阴极荧光,300-1000,X射线,100-1000,500-5000,俄歇电子,5-10,0.5-2,降低透镜的球像差以获得小的电子束斑,从仪器角度，提高扫描电镜的分辨率的主要途径,扫描电子像的分辨率在一定程度上取决于电子束斑的尺寸。电子束斑的尺寸越小，相应图像的分辨率越高。但是电子束斑的最小尺寸是受透镜球像差的影响。对于一定的透镜系统来说，其球像差系数是和观察时的工作距离有关。工作距离越小，相应球像差系数越小。因此，降低透镜球像差系数的途径有二：,（1改善透镜的设计,（2）缩短工作距离,提高电子枪的亮度,对于一帧扫描图像来说，如果没有足够的衬度和信噪比，则单纯提高其分辨率将失去意义。为了在很小的电子束斑条件下仍保证有足够的衬度和信噪比，解决办法之一是提高电子枪的亮度。因此，在扫描电镜发展史上，其图像分辨率在很大程度上是受电子枪亮度的限制。目前，亮度最高的电子枪是场发射电子枪，但这种电子需要有极高真空的工作条件。,提高对成像信息的接收效率,为了在最小束斑条件下仍保证有足够的衬度和信噪比，另外一个办法是提高对成像信息的接收效率。如果把接收效率提高10%，在效率上相当于把电子枪的亮度也提高10%。,提高样品室的清洁真空度,当对样品表面的精细结构进行观察时，如果表面玷污，则无法看到细节，因此，在高分辨率观察时要求样品室有较高的清洁真空度，通常要求优于1*,10,5,Pa,。,尽量减小外界振动干扰,当观察倍数大于1万倍以上时，外界振动干扰是影响图像分辨率的一个重要因素，因此，需要一个高防震系统。,计算机控制调节图像的质量,当进行高分辨率观察时，为了减少人为失误和提高电子光学系统稳定性，图像的聚焦、消像散和亮度、衬度调节等均应由计算机来自动调控，以及扩展像元数目等。,目前已取得的图像分辨率为0.8nm，因此，从仪器技术本身潜力来说，进一步提高扫描电镜的分辨率是可能的。但必需指出，我们假定了取样深度等于电子束斑尺寸。随着扫描电镜的分辨率优于1个纳米，由于二次电子的发射深度也是纳米的数量级，因此，如何采取技术措施，以保证取样深度仍等于或小于电子束斑尺寸是一个问题。另外，当取样深度受到限制后，参与成像的信息成像技术，并充分运用计算机图像处理技术，以便在低噪比条件下仍能保证图像的质量，这可能是今后的努力方向。,景深,指在样品深度方向可能观察的程度，或者是一个透镜对高低不平的试样各部位能同时聚焦成像的一个能力范围。在电子显微镜和光学显微镜中，扫描电镜的景深最大，对金属材料的断口分析具有特殊的优势。电子束孔径角是决定扫描电镜景深的主要因素，它取决于末级透镜的光栅直径和工作距离。扫描电镜的末级透镜采用小孔径角，长焦距，所以可以获得很大的景深它比一般光学显微镜景深大100-500倍，比透射电镜的景深大10倍。因此用扫描电镜观察试样断口具有其他分析仪器无法比拟的优点。,从几十放大到几十万倍，连续可调。放大倍率不是越大越好，要根据有效放大倍率和分析样品的需要进行选择。如果放大倍率为M，,人眼分辨率,为0.2mm，,仪器分辨率,为5nm，则有效放大率M0.210,6,nm5nm=40000（倍）。如果选择高于40000倍的放大倍率，不会增加图像细节，只是虚放，一般无实际意义。放大倍率是由分辨率制约，不能盲目看仪器放大倍率指标。,放大倍率,优质扫描电子像的获得,前提,扫描电镜处于正常工作状态,，所谓正常工作状态是指：a镜筒足够清洁；b电子系统的安装和调节无误；c镜筒各部分准确合轴对称，使能进行高倍（十万倍左右）聚焦；d电噪音足够小。,图像所要求的最低分辨率的确定,仪器,工作状态的分辨率越高，二次电子像也越清晰，但在一定放大倍数下，在图像上实际能分开最近两点的能力受人肉眼分辨能力的限制，故过,高仪器,分辨率的工作状态不一定是必要的。如果实际观察的放大倍数不高，则为了保证有足够大的信噪比，有时宁愿采取较低仪器分辨率的工作状态，反而会改善图像的清晰度。,具体控制参数的选择,在,日常操作中，经常要进行选择和调节的控制参数有：电子的加速电压、透镜的励磁电流、工作距离、末级透镜光阑孔径和帧扫描时间等。,加速,电压越大，电子探针容易聚焦得更细，故采用高的加速电压对提高图像的分辨率和信噪比是有利的。但是，如果观察的对象是高低不平表面或深孔，为了减少入射电子探,针,的,贯穿,深度和散射体积，从而改善在不平表面上所获得的图像的清晰度，采用较低的加速电压是适宜的。对于容易发生充电的非导体试样或容易烧伤的生物试样，则宜采用低的加速电压。,加速电压,电子探针的高斯斑尺寸是随着透镜电流的增加而减小的，因此，高的透镜电流对提高图像的分辨率是有利的，但对信噪比不利。如果用低的透镜电流则刚好相反。为了兼顾这种矛盾，一般方法是：a先选取中等水平的透镜电流；b如果对观察试样所采用的观察倍数不高，并且图像质量的主要矛盾是由于信噪比不够，则可以采用较小的透镜电流值；c如果要求观察的倍数较高，并且图像质量的主要矛盾是在分辨率，则应逐步增加透镜电流。,透镜的励磁电流,工作距离,为了获得高的图像分辨率，采取小的工作距离的观,察条件是可取的。但如果要观察的试样是一种高低不平的表面，要获得较大的焦深，采用大的工作距离是必要的，但要注意图像的分辨率将会降低。,体会,如同一张普通照片那样，一幅优良的扫描电镜图像应首先当是细节清晰，其次是图像富立体感，层次丰富和对比鲜明，此外，还要求主题突出和构图美。因此，为了获得一幅优良的扫描电镜图像，除了正确地选择电子光学参数、试样和检测系统间的几何参数，以及一些电学参数，以期获得足够大的信噪比、分辨率、焦深、合适的衬度和宽度外，如何选择适合的被观察部位也是十分重要的。,一般原则,a 所选择观察的部位应具有科学意义，即所观察到的形貌能说明某项研究问题的实质。,b 所选择观察部位的画面和角度应符合美学的观点，即要有良好的构图效果。,b 如果满足上述条件的观察部位有多个地区可供选择，则应选取白色区域的部位，以期图像具有较大的信噪比。,扫描电镜仪器术语,工作距离,分辨率,景深,放大倍率,衬度,像散,光阑,对比度,衬度,是像面上相邻部分间的黑白对比度或颜色差，人眼对于0.02mm以下的亮度差别是很难判定的，对颜色差别则稍微敏感一些。有些显微镜观察对象，如生物标本，其细节间亮度差别甚小，加之显微镜光学系统设计制造误差使其形貌衬度进一步降低而难于分辨，此时，看不清物体细节，不是总放大倍率过低，也不是物镜数值孔径太小，而是由于形貌衬度太低的缘故。,由于发光物点不在光学系统的光轴上，它所发出的光束与光轴有一倾斜角。该光束经透镜折射后，其子午细光束与弧矢细光束的汇聚点不在一个点上。即光束不能聚集于一点，成像不清晰，顾产生像散。,像散,如左图所示,，图中光线为经过球面,系,统,折,射的一束点光源发,出的轴外细光束，,红色光线代表一对子午光线，蓝色光线代表一对弧矢光线。可以看出子午光线和弧矢光线的汇聚点沿光轴有一定距离,-,x,，把,x,即称为,像散。,限制,光束通过光学系统的光孔，称为光阑,。,光,阑,扫描电镜的光阑栅极（韦氏极）光阑,阳极光阑和聚光镜光阑,物镜光阑,电子枪偏压主要加在栅极帽上，而且栅极光阑尺寸和形状对于电子源的尺寸形状乃至亮度都有影响。因为钨灯丝电子枪灯丝温度一般为,2000,度以上，而且距离栅极光阑高度不超过,150um,，所以栅极光阑采用耐高温的材料制成孔径为,500um,的中心对称的圆形。由于偏压的存在，高能电子束不接触光阑。栅极光阑对中一般采用机械对中，即电子枪乃至高压电缆整体移动。,栅,极,光,阑,阳,极,光,阑,和,聚,光,镜,光,阑,从电子源发射的电子束，几乎都可以通过阳极光阑，进入电磁,聚,光镜，电子束经过聚光镜聚光后，通过聚光镜光阑，进入物镜。这,两个光阑孔设计为,300um,，能够很好满足电子光学高分辨的需要。,通常这两个光阑安装在一个真空密封衬管的两端，通过零件的机械,精度进行定位。,末级光阑和工作距离共同决定作用在样品上的孔径角,，大多数扫描电镜的物镜光阑，设置多个孔径，在镜筒外通过光阑杆可以调节。大多在光阑杆上排列安装,3-4,个光阑，孔径多为,200um,、,150um,、,100um,、,50um,。,光阑越小，孔径角度越小，景深越大。,光阑越小，降低了透镜相差的影响，最小电子束斑尺寸越小。,光阑越小，最终束斑电流越小。,物,镜,光,阑,所有光阑的对中目的都是避免轴外电子聚焦形成不良电子斑，有其物镜光阑，如合轴不良，将会产生巨大像散，以及受到更大相差的影响。很大程度降低仪器的分辨率。,日立钨灯丝扫描电镜,物镜光阑的设置,需要能谱：光阑孔需要变大，,1,、,2,居多,拍形貌：倍数要求越高，需要,光阑孔越小，,4,号,孔最容易实现高倍,倍数要求不高：一般用,3,号孔,1,号：,150um,2,号：,80um,3,号：,5,0um,4,号：,30um,是一幅,图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同,亮度层级的测量，,差异范围越大代表对比越大，差异范围越小代表对比越小，好的对比率120:1就可容易地显示生动、丰富的,色彩，当对比率高达300:1时便可支持各阶的颜色。但对比率遭受和亮度相同的困境，现今尚无一套有效又公正的标准来衡量对比率，所以最好的辨识方式还是依靠使用者眼睛。,对比度,电子束合轴,放入试样,图像调整,扫描,电,镜的,使用,扫描,电,镜的,使用,电子束合轴,调整电子束对中（合轴）的方法有,机械式,和,电磁,式,。,机械式,是调整合轴螺钉,电磁式,则是调整电磁对中线圈的电流，以此移动电子束相对光路中心位置达到合轴,目的,放入试样,将试样固定在试样盘上，并进行导电处理，使试样处于导电状态。然后放入样品室。最后抽中空。,图像的调整,高压,选择,聚光镜电流的选择,光阑选择,聚焦与像散校正,亮度与对比度的选择,扫描,电,镜的,使用,高压选择,扫描电镜的分辨率随加速电压增大而提高，但其衬度随电压增大反而降低，并且加速电压过高污染严重，所以一般在,20kV,下进行初步观察，而后根据不同的目的选择不同的电压值,。,聚光镜电流的选择,聚光镜电流与像质量有很大关系，聚光镜电流越大，放大倍数越高。同时，聚光镜电流越大，电子束斑越小，相应的分辨率也会越高。,光阑,选择,亮度与对比度的选择,二次电子像的对比度受试样表面形貌,凸凹不平而引起二次电子发,射数量不同的影响。反差与亮度的选择则是当试样凸凹严重时，衬度可选择小一些，以达明亮对比清楚，,使暗区的细节也能观察,清楚。也可以选择适当的倾斜角，以达最佳的反差,。,聚焦与像散校正,聚焦分粗调、细调两步。由于扫描电镜景深大、焦距长，所以一般采用高于观察倍数二、三档进行聚焦，然后再回过来进行观察和照像。即所谓,“,高倍聚焦，低倍观察,”,。,像散校正主要是调整消像散器，使其电子束轴对称直至图像不飘移为止。,