扫描隧道电镜

中文名称

扫描隧道电镜

英文名称

scanning tunnel electron microscope;STEM

定　　义

一种可以获得高分辨率三维影像的电子显微镜。利用量子隧道效应，以原子线度的极细针尖在接近样品表面(小于1 nm)处扫描，可以显示样品原子尺度的表面特征。如可分辨出DNA分子的螺旋结构和碱基对排列。

应用学科

生物化学与分子生物学（一级学科），方法与技术（二级学科）

上篇 扫描电镜-X射线能谱仪基本原理

第1章 概述

1．1 扫描电镜的产生和发展

1．2 扫描电镜的种类与特点

1．2．1 扫描隧道显微镜（STM）

1．2．2 双束扫描电镜（FIB）

1．2．3 环境扫描电镜（ESEM）

1．2．4 冷冻扫描电镜（Cryo-SEM）

1．2．5 扫描透电镜（STEM）

1．3 扫描电镜的发展趋势

第2章 扫描电镜的原理、结构及应用技术

2．1 基础知识

2．1．1 分辨率

2．1．2 放大倍率

2．1．3 像差

2．1．4 电子束斑

2．2 电子束与物质的相互作用

2．2．1 散

2．2．2 主要成像信号

2．3 扫描电镜的结构与工作原理

2．3．1 电镜的工作原理

2．3．2 扫描电镜的结构

2．3．3 图像衬度和成因

2．4 图像质量及主要影响因素

2．4．1 高质量图像特征点组成

2．4．2 图像质量影响因素——仪器参数

2．4．3 图像质量影响因素——作技术

2．5 扫描电镜样品制备技术

第3章 X射线能谱仪原理、结构及分析技术

3．1 X射线的产生及应用

3．2 能谱仪结构及工作原理

3．3 能谱测试中的基本概念

3．3．1 几何位置

3．3．2 软件参数

3．3．3 仪器性能指标

3．4 能谱仪的分析特点

3．5 能谱仪定性和定量分析

3．5．1 定性分析

3．5．2 定量分析及校正方法

3．5．3 其他定量校正方法

3．6 能谱仪的分析方法

3．7 能谱分析的主要参数选择

3．7．1 加速电压的选择

3．7．2 特征X射线的选择

3．7．3 束流

3．8 能谱定量分析误差及探测限

3．8．1 误差来源

3．8．2 脉冲计数统计误差

3．8．3 探测限（CL）

下篇 特殊分析技术原理及应用

第4章 低电压成像分析技术

4．1 低电压扫描电镜技术突破

4．1．1 低电压成像技术的限制

4．1．2 低电压成像技术的突破

4．2 低电压成像技术的应用及原理

4．2．1 非导电材料上的成像应用

4．2．2 热敏材料上的成像应用

4．2．3 材料极表面区域的成像应用

第5章 高空间分辨率能谱分析技术

5．1 技术概述

5．2 低电压提高能谱空间分辨率技术

5．2．1 基本原理

5．2．2 低电压能谱分析特点

5．2．3 典型案例分析

5．3 薄片法提高能谱空间分辨率技术

5．3．1 基本原理

5．3．2 薄片法分析特点

5．3．3 经典应用案例分析

第6章 荷电问题及其解决技术

6．1 荷电现象描述

6．2 荷电效应的产生机理

6．3 荷电效应对图像质量的影响

6．4 荷电问题的解决技术及应用案例

6．4．1 多余电荷的及时消除

6．4．2 出入电流的动态平衡

6．4．3 荷电不敏感的成像信号或装置选择

第7章 低真空成像分析技术

7．1 低真空模式特点

7．2 低真空模式的硬件配备

7．3 低真空成像技术的应用

7．3．1 非导电样品的直接观察

7．3．2 生物样品的原生态观察

第8章 高景深及立体成像分析技术

8．1 技术概述

8．2 基本理论

8．3 图像景深的参数影响及应用案例

8．3．1 工作距离对图像景深的影响

8．3．2 物镜光阑对图像景深的影响

8．4 立体成像技术应用

第9章 颗粒检测分析技术

9．1 工作原理

9．2 制样方法

9．3 测试方法和过程

9．4 案例分析

第10章 特殊样品的能谱分析技术

10．1 轻重元素兼具样品的能谱分析技术

10．2 粗糙样品的定量分析技术

10．3 谱峰相近元素样品的能谱分析技术

10．4 纳米填充颗粒能谱分析技术

10．5 低真空条件下的能谱分析误差

参考文献

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透射电镜(TEM)模式分辨率不大于1.2 nm 扫描电镜(SEM)模式分辨率不大于3 nm 样品腔真空度优于10-5 mbar。

扫描电镜与X光微区分析、微区电子衍射、俄歇电子谱仪、电子损失能谱仪等技术相结合，可以在观察形貌的同时，对试样进行微区化学成分及结构分析。扫描电镜配上特制拉伸台，可以观察试样在高温、低温、拉伸，弯曲等过程的动态变化。作为探测微观世界“眼睛”的扫描电镜近年来又有了新的进展，扫描隧道显微镜的出现，使分辨率提高到2～3埃，推动了纳米材料的制备与加工的进展。但是也有其局限性，仪器复杂，价格昂费，试样制备困难。使用范围也有一定局限性。 2100433B