《高分子材料加L工实验》 实验十六扫描电子显微镜法观察聚合物聚态结构 一、实验目的 1、了解电子显微镜的工作原理： 2、用扫描电镜观察聚合物样品的形态结构。 二、实验原理 电子显微镜方法分为透射显微镜((transmission electron microscope,TEM)和扫描电 子显微镜(scanning electron microscope,.SEM)。透射电子显微镜与可见光显微镜相似。但 是，前者是采用电子束而不是可见光束，同时电子显微镜与光学显微镜的成像原理基本一样， 所不同的是前者用电子束作光源，用电磁场作透镜。另外，由于电子束的穿透力很弱，因此 用于电镜的标本须制成厚度约50m左右的超薄切片。这种切片需要用超薄切片机制作。电 子显微镜的放大倍数最高可达近百万倍、由电子照明系统、电磁透镜成像系统、真空系统、 记录系统、电源系统等5部分构成。扫描电子显微镜(SM)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，反映了样品的表面结构。目前扫描电镜的分辨力已经达到2m。 电子显微镜与光学显微镜一样，是直接观察物质微观形貌的重要手段，但它比光学显微 镜有更高的放大倍数和分辨能力，它们的性能比较见表1。 表1光学显微镜与电子显微镜的性能比较 性能 光学显微镜 透射电子显微镜 扫描电子显微镜 分辨 常规 2001m 0.451m(品格) 6m(一次电子成像) 率 高级 100m(紫外光显微镜) 0.141um 2nm 倍率范围 几倍至2000倍 几百倍至106倍 10一(2×105)倍 视野 大 小 大 较大 小 大 样品尺寸 切片（较复杂） 超博切片（复杂，需熟练技术） 简单 深(500倍时为1000 焦深 浅(500倍时约2μm) 中等(500倍时约为500μm) um以上) 背散射（反射）电子 透射电子 吸收电子 电子衍射 检测信号（成像 透射光 阴极发光 特征X射线 或分析方式) 反射光 特征X射线 特征能量 损失电子 透射电子 俄歇电子 光学显微镜可以观察聚合物形态中较大的结构，如球晶、单晶、大的缺陷等。更精细的 结构则需要借助于电子显微镜。电子显微镜可以用于研究高分子共聚物或共混物的两相相态 结构，非晶态聚合物中的微粒结构，聚合物晶格、聚合物网络、聚合物材料的表面形貌及复 合材料的界面结构等。 电子显微镜的构造和成像原理与光学显微镜相似，都有激发源（电子束或光）、聚焦透 镜、接物透镜和观察物像的屏，但其依据不同。光学显微镜依据光波透过试样时，由于试样 各部分厚薄疏密不同，对光的吸收程度有差别，因此形成了轮廓清晰的物像。电子显微镜中 物像的形成是由于高速电子与物体相互作用而发生散射，物体各部分厚薄疏密不同，对电子 的散射能力不同，再通过接物镜会聚成物像。电子显微镜中的激发源是由电子枪发出的电子 This document is produced by trial version of Print2Flash.Visit www.print2flash.com for more information