电子显微镜，简称电镜，英文名Electron Microscope（简称EM），经过五十多年的发展已成为现代科学技术中不可缺少的重要工具。电子显微镜由镜筒、真空装置和电源柜三部分组成。
倾心相遇，安暖相陪。
先放一张图SEM（扫描电子显微镜）的图片实验室的真家伙我还没见过不过看样子应该不算太便宜以后应该也不让随变搞到时候再说反正我肯定要玩儿它几次才行一看就比显微镜高级说来惭愧显微镜还没玩儿几次呢
这个东西跟显微镜有相似的地方就是可以用来观察物理细节成像但是显微镜由于使用的是自然光由于可见自然光的波长问题光学显微镜的使用是有局限的放大倍数有极限也就是分辨率有物理极限【大于200nm】没法突破观察到的最最最细节的东西就那样学过大物的应该还记得光栅当间隙小到小于光波的振幅的时候光就抖不过去了这个跟那个意思差不多但是电子显微镜用到的不是自然而是用的电子电子才多大所以放大倍数比光学显微镜也就高那么十万倍当然电子束也是有波长的但是随着电压的升高电子束速度越快波长也就越短
总之光电显微镜就是很牛逼的样子
最开始在文中看到这个名词的时候百度了一下大概知道是什么也就算了然后一篇论文看下来也感觉没啥收获想想还是要仔细了解一下文中的细节各个技术的详细原理才行
SEM原理
SEM扫描电子显微镜（最开始看了百度的时候告诉我是搜索营销这不搞笑嘛一篇关于材料的科技论文居然有这种怪物）
先说一下这个名字方便后边理解首先说扫描两个字那就是这个显微镜出来的像是一点点扫描单点成像拼凑出来的每个点都是真实的电子两个字是重点SEM成像的基本原理就是电子在撞击被观测物体时的时候会产生一系列相互反应就像石头被丢进水里一样会产生水波纹
SEM就是利用这个原理
首先由扫描纤维镜的电子发射枪发射高速电子聚焦然后撞击被观察物理再由另一个接收器来接受物理被撞击后产生的如水波一样的信号物体被电子束撞击后产生的信号有好多种
如下图中的俄歇电子二次电子等
其实不难理解物体本来就是由原子核和周围的电子组成的当有外来电子撞击的时候肯定会和现有的电子产生相互影响如二次电子就是外来电子撞击取代现有电子位置所跳跃出来的电子就像来了第三者原配被干掉了当然这个过程中肯定不会就那么简单取代过程中肯定会有很多故事在SEM中即表现为取代过程中会特征X射线之类的东西出现
SEM能干什么
总之在电子撞击物体过程会产生很多别的仪器能够检测的型号不同的信号能够用来分析出关于被测物体的不同特征信息
这里放一个表格大家看一下
所以可以看到扫描电镜除了能够看到被观察物体的清晰结构外还可以看到和分析出被测物体的很多其他信息
首先是成像扫描电镜因为所成的像是一个个点扫描出来的最高可达所以分辨率很高3nm左右也就是十二倍原子大小的样子给大家配一个图
这就是电镜扫描出来的图片可以清晰地看到材料是怎么个结构而且成像一点也不失真这是一个个点实实在在拼出来的不像数码相机对得到的像素进行了调整压缩筛选的这个图像有点像前段时间网络上公布的黑洞照片那个照片也是用相关信号一个个像素点地观测然后经过计算拼出来的当时检测出来的信号数据来计算像素点好像就算了几年
扫面电镜成像主要是根据接受器接受电子撞击物体产生的二次电子信号然后通过特定算法算出来的其算出来的图像
下面贴一张电子发射枪和周围两个接收器的图片
由于二次电子的产生量跟样品表面的起伏度有关所以二次电子的立体感比较好与此类似的还有散射电子信号散射电子的产生量跟样品原子序数有关所以根据检测散射电子信号算出来的图像其材料对比度更见清晰能看出来观测物体由几种元素组成
这些都是能形成我们能直观看到的图像的
还有一些其他信号可以用来观测其他的但是需要在设备上添加其他的信号接收器配置相应的计算软件和参考数据库比如特征X射线前面提到的
这里贴一张射线产生（第三者入侵过程产生的信号层内电子跃迁）
<Object:word/embeddings/oleObject1.bin>
由于不同元素层内电子跃迁产生的信号不一样根据特征X射线跟参考数据库对比就能清楚分析出材料中所包含的元素种类以及含量
以上这些功能（部分）科广泛应用于各个领域的研究包括生物医学材料化学等用于结构分析元素分析纳米技术研究等很牛逼用好了月薪上万不是梦
SEM的优点
扫描电镜差不多就是上面说的那么个东西
之所以那么厉害首先就是1他成像清晰且放大倍数超乎想象可以达到几十万倍是光学显微镜所远远不能及的几乎它的出现可以说让研究进入到一个全新的境界2景深大3除了成像以外还可以加持其他设备进行更加细致的分析功能多样化如SEM-EDS就是扫描电镜配一个微区分析成分的能谱仪用于检测元素总类和含量的
这里普及一下景深的概念也是在写的过程中去弄明白的简单说举个例子我们手机拍照时聚焦到一个物体上时我们能清晰地看清楚这个点的内容而在这个点的前面和后边一定范围内没有被严重虚化人肉眼还能看清楚的范围就叫景深
配个图
扫描电镜图像
光学显微镜图像
上边两张图聚焦的都是同一个点一个是扫描电镜图像一个是光学显微镜图像明显后边一张在聚焦平面往后的东西就虚化了肉眼看不清了只有聚焦平面很近的范围内才能看到而电子扫描由于是一个个像素点扫描出来的层次感很强聚焦平外往前一定范围内的图像任然很清晰景深比较大这样看到的信息就更多对结构的内部构造了解得更加清楚便于研究