什么是电子显微镜分析?

什么是电子显微镜分析?

[拼音]：dianzi xianweijing fenxi

[外文]：electron microscopy

利用电子显微镜的高分辨本领、高放大倍率等特点来分析研究物体的组织形貌、结构特征的一种近代材料物理试验方法。电子显微镜主要有4种类型：

（1）透射式电子显微镜；

（2）扫描式电子显微镜；

（3）反射式电子显微镜；

（4）发射式电子显微镜。其中前两种应用较为普遍。

透射式电子显微镜分析

当高能电子束穿过被检物的复型或薄膜时，由于复型或薄膜各部分对电子的吸收能力或产生电子衍射的强度不同而造成相互之间具有衬度的显微组织的电子图象，可供对被检物作研究之用。世界上第一台透射电子显微镜是1932年由德国柏林大学M.克诺尔和E.鲁斯卡研制成功的。现代最好的透射电子显微镜线分辨本领可达0.14纳米，可摄出某些分子象或原子象。在透射电子显微镜中有复型技术、电子衍射和电子衍衬3种常用的分析技术。

复型技术

将试样表面的组织形貌复制到很薄的非晶体材料膜上，然后把这种复制的薄膜(通常称为复型)放入透射电子显微镜中进行观察和分析。复型所用的材料和制备方法很多，经常使用的有一次塑料复型、一次碳复型（用蒸发碳）、塑料－碳二次复型和萃取复型等。应用复型技术可显示材料或机械构件的显微组织和断口形貌等特征。图1为塑料－碳二次复型经金属铬投影后的图象，显示出了Эu481合金疲劳辉纹和台阶等显微特征。

电子衍射

当电子束穿透薄晶体时，如果后者某一晶面取向能满足布喇格条件（见X射线分析），就会发生电子衍射。在透射电子显微镜中观察金属薄膜或萃取复型上的被萃取质点即可得到电子衍射花样，获得材料的组织形貌和结构特征的信息。图2为20钢薄膜内板条状马氏体（见光学金相检验）的电子衍射花样。在透射电子显微镜中，可以进行选区电子衍射、高分辨电子衍射、高分散电子衍射和微电子衍射等各种方式的电子衍射分析。其中选区电子衍射应用广泛，常被用来研究微细析出相的结构、位向和其他晶体学特征等。

电子衍衬

利用电子衍射衬度来成象，能以很高的分辨本领揭示材料内部的精细结构，甚至还可观察到分子象和原子象。如配有热、冷、拉伸等特殊试样台，还能用以研究材料的相变、变形、位错迹线等的动态变化过程。图3为20钢薄膜试样电子衍衬象所示的板条状马氏体内的位错网络。

扫描电子显微镜分析

利用扫描线圈的作用使电子束扫查试样表面，并与显象管电子束的扫描同步，用扫查过程中所产生的各种信号来调制显象管的光点亮度，从而产生图象。它有很大的景深，故可直接观察表面凹凸不平的块状试样，立体感强；且放大倍数可从低倍到高倍连续调节。第一台扫描电子显微镜是1938年由德国人M.von阿尔登研制成功的。通常扫描电子显微镜附有X射线能谱和波谱分析装置，可在观察形貌的同时，快速得出该区域的化学成分。

另外，在扫描电子显微镜上还可进行电子通道花样分析，从而可研究试样微区的晶体学位向、晶体对称性、应变程度和位错密度等问题。在机械工业中，扫描电子显微镜常用以作机械零件的断裂失效分析。图4为奥氏体不锈钢应力腐蚀断口的扫描电子显微图象。

参考书目

陈世补、王永瑞：《金属电子显微分析》，机械工业出版社，北京，1982。