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漫谈化工材料研究用的显微镜—SEM、TEM、AFM、STM
（哲博检测，浙大国家大学科技园，Emal: ）
化工材料的检测常常用到各种显微镜，如SEM、TEM、AFM、STM。它们作用相近，却各有特点，灵活运用才能为材料的检测作出最大的贡献。本文以散文形式漫谈了几种显微镜的原理、用途。
SEM：利用二次电子成像，表面5－10 nm的表层形貌像，最高分辨率目前是0.4 nmTEM：利用透射电子成像，样品的结构，形貌，同时可以观察倒易空间衍射花样，对于物质结构的解释有直观的优势。并通过倾转得到的系列衍射花样，推知未知晶体结构。最高分辨率0.5 A。STM：利用隧穿电流的变化，得到样品表面原子级分辨像。
光学显微镜、TEM、SEM成像原理比较
HRTEM和STM有本质区别的STM是表面局域电子态，和内部结构并无大关系TEM是晶格整体对电子的衍射，实际样品都有一定厚，高阶衍射和多次衍射束都有影响，样品厚度过大的话（几十个nm）就很难得到高分辨像了。另外，样品的晶轴转向也很有讲究，否则得到的高分辨像实际是一定角度的投影，晶格常数就不匹配了。我们这里在F30上一般不做diffraction?pattern，因为有损坏CCD的危险。拍出高分辨来做FFT就可以了。比如，TEM观察主要是针对生物材料的内部超微结构；SEM和AFM观察是针对生物材料的表面形貌。但是，SEM的景深比AFM的大，所以图像的立体效果好，但是对于纳米级的结构分辨不好（这个有时也要看仪器性能），而AFM的景深小，图像的立体感和反差不如SEM，但是对于纳米级的结构解析度好。此外，AFM的制样简单，但观察比较费时间。你做的是纳米材料，具体用哪个技术还需要你自己根据研究的内容来决定。我仅是从生物材料的角度来分析这几种技术，回答的并不全面，还望有更多的朋友来帮你。权此在这里抛砖引玉吧SEM扫描电镜可以观察物体的表面形貌,也可用于做成分的定性和半定量分析TEM透射电镜样品需要做成薄片,可用于观察内部显微结构,也可用于选区电子衍射等,也可用于成分分析,而且TEM的倍数要比SEM大得多，TEM很多用于观察纳米级别的试样STM 扫描隧道显微镜 原子级，高分辨 similar with AFM
原子力显微镜（ AFM ）的原理是利用针尖与样品表面原子间的微弱作用力来作为反馈信号，维持针尖——样品间作用力恒定，同时针尖在样品表面扫描，从而得知样品表面的高低起伏。
AFM 的基本结构与 STM 相似，原子间作用力的检测主要由光杠杆技术来实现。如果探针和样品间有力的作用，悬臂将会弯曲。为检测悬臂的微小弯曲量（位移），采用激光照射悬臂的尖端，四象限探测器就可检测出悬臂的偏转。
通过电子学反馈系统使弯曲量保持一定，即控制扫描管Z 轴使作用于针尖——样品间的力保持一定。在扫描的同时，通过记录反馈信号就可以得到样品表面的形貌。原子力显微镜是一种分辨率极高且能三维成像的表面形貌分析仪器1）扫描隧道和原子力电子显微镜，是1986年诺贝尔物理学奖获得者宾尼和罗雷尔相继发明创造的。扫描隧道电子显微镜简称STM。? ?? ? 在性能上，其分辨率通常在0.2nm左右，故可用来确定表面的原子结构。测量表面的不同位置的电子态、表面电位及表面逸出功分布。此外，还可以利用STM对表面的原子进行移出和植入操作，有目的地使其排列组合，这就使研制纳米级量子器件、纳米级新材料成为可能。? ???2）原子力电子显微镜简称AFM? ?? ?? ? 在真空环境下测量，其横向分辨率可达0.15nm，纵向分辨率达0.05nm，主要用于测量绝缘材料表面形貌。此外，用AFM还可测量表面原子间力、表面的弹性、塑性、硬度、粘着力、摩擦力等性质。
2.基本原理及功能：? ?? ?扫描隧道电子显微镜主要用于导体的研究，而原于力电子显微镜不仅用于导体的研究，也可用于非导体的研究。在制造原理上，两者的基础是相同的。
? ?? ?1)扫描隧道电子显微镜的原理不同于传统意义上的电子显微镜．它是利用电子在原子间的量子隧穿效应。将物质表面原子的排列状态转换为图像信息的。在量子隧穿效应中，原于间距离与隧穿电流关系相应。? ?? ? 通过移动着的探针与物质表面的相互作用，表面与针尖间的隧穿电流反馈出表面某个原子间电子的跃迁，由此可以确定出物质表面的单一原子及它们的排列状态。
? ?? ?2） 原子力电子显微镜是在扫描隧道电子显微镜制造技术的基础上发展起来的。它是利用移动探针与原子间产生的相互作用力，将其在三维空间的分布状态转换成图像信息，从而得到物质表面原子及它们的排列状态 。? ?? ?通常，把以扫描隧道和原子力电子显微镜为基础，兼带上述其他功能显微镜的仪器统称为原子力电子显微镜。
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B测试，FIB检测，FIB&是英文&Focused&Ion&Beam的缩写,依字面翻译为聚焦离子束.简单的说就是将Ga(镓)元素离子化成Ga+,&然后利用电场加速.再利用静电透镜(electrostatic)聚焦,将高能量(高速)的Ga+打到指定的点.&基本原理与SEM类似,仅是所使用的粒子不同(&e-&vs.&Ga&+)FIB聚焦离子束是针对样品进行平面、界面进行微观分析。检测流程包括：样品制定、上机分析、拍照等，最后提供界面相片等数据。主要用途：1、电路修正,&用于验证原型,改善bug，节省开支，增快上市时间。2、纵面的结构分析可直接于样品上处理,不需额外样品准备。3、材料分析-TEM样品制备,用于定点试片制作,减低定点试片研磨所需人员经验的依赖。4、电压对比、用于判定Metal(Via/Contact)是否floating。5、Grain(晶粒)形状大小的判定SEM测试，SEM检测。1.&原理&SEM的工作原理是用一束极细的电子束扫描样品，在样品表面激发出次级电子，次级电子的多少与电子束入射角有关，也就是说与样品的表面结构有关，次级电子由探测体收集，并在那里被闪烁器转变为光信号，再经光电倍增管和放大器转变为电信号来控制荧光屏上电子束的强度，显示出与电子束同步的扫描图像。图像为立体形象，反映了标本的表面结构。2.&性能设备能够满足可以观察直径为0～200mm（8〞wafer）的试样。&&&&&放大倍率：×5～×300,000设备能够满足可以观察直径为0～200mm（8〞wafer）的试样。&&&&&放大倍率：×5～×300,000一通检测技术有限公司（简称TTS）是从事工业与消费产品测试、检验与验证并具有第三方公正地位的专业检验机构。实验室已取得中国合格评定国家认可委员会实验室认可证书（CNAS&）、国家计量资质认定证书（CMA&）和国际运输安全协会认证(ISTA&)，实验室依照国际标准ISO/IEC1《检测和校准实验室能力的通用要求》管理和运行，具备向社会出具公正性检测报告的资格。一.&环境可靠性检测：1.其中气候环境包含：高低温试验，交变温湿热（温变1-2℃/min)，快速温度循环试验（温变最快20℃/min），温度冲击试验，高温高湿试验，，盐雾腐蚀试验(中性盐雾、醋酸盐雾、同加速乙酸盐雾、交变盐雾），防尘防水检测（IP等级测试）（防尘试验IP1X-6X、防水试验IPX1-X8），IK等级测试、低气压试验，高压蒸煮试验（HAST），人工汗液测试，气体腐蚀试验，耐焊接热，沾锡性，UL94阻燃试验，UV老化试验（荧光紫外灯），太阳辐射试验（氙灯老化、卤素灯）等等；2.其中机械环境包含：振动试验（随机振动，正扫频振动，定频振动），模拟汽输车运试验，碰撞试验，机械冲击试验（半正弦波、方波、后峰波），跌落试验(1m和1.5m),G值跌落，滚筒跌落试验（0.5m和1m)，斜面冲击试验，堆码压力试验，水平挤压试验，温+振动三综合试验，高加速寿命试验（HALT），高加速应力筛选（HASS、HASA），插拔寿命试验（插拔力、拔出力），钢球冲击试验，按键寿命试验，点划寿命试验，软压试验、摇摆试验，铅笔硬度测试，耐磨擦测试，附着力测试，切片分析，FIB测试，SEM测试，百格测试等；3.其中电气性能包含：表面电阻，接触电阻，绝缘电阻，耐电压，温升试验，摩擦电压、静电消散时间等等；
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主题：【已应助】求高手分析，SEM，FE-SEM和FIB之间的区别？
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发表于： 20:21:37
求高手分析，SEM，FE-SEM和FIB之间的区别？有没有从分辨率、应用范围等方面比对信息。目前有一台SEM，现在要评估FE-SEM和FIB，无从下手啊！谢谢！
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15:47:24 Last edit by v2984502
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FIB主要是切割工具吧
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FIB主要在于加工，一般应用在半导体或电子行业比较多 FESEM和SEM相比主要还是分辨率更高，图像更好
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FESEM是场发射型扫描电镜，分辨率高一些。SEM包括FESEM。FIB是电子束和离子束两种源，电子束用来成像（相当于SEM），离子束用来纳米加工（主要是减薄），可以一边加工一边观察
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FIB对样品减薄后可以用来观察截面，多用于镀层类的观察
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通俗一点，FIB最主要是用来挖坑的！
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FIB有切割，看横截面的功能，且分辨率较高
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FESEM就是场发射的SEM，分辨率会比较高，拍出来的图像清晰。目前双束聚焦离子束SEM/FIB，它上面也可以配FESEM，既可以形貌观察，拍出清楚的图片，也能用FIB切割样品。主要看你的用途了。