掃描電子顯微鏡一種新型的多功能的，用途廣泛的電子光學(xué)儀器。數(shù)十年來，掃描電子顯微鏡已廣泛地應(yīng)用在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、冶金學(xué)等學(xué)科的領(lǐng)域中，促進了各有關(guān)學(xué)科的發(fā)展。
關(guān)鍵詞：掃描電子顯微鏡;應(yīng)用
1938 年德國的阿登納制成了臺掃描電子顯微鏡，1965 年英國制造出臺作為商品用的掃描電子顯微鏡，使掃描電子顯微鏡進入實用階段。近 20 年來，掃描電子顯微鏡發(fā)展迅速，多功能的分析掃描電鏡（即掃描電鏡帶上能譜儀、波譜儀、熒光儀等）既能做超微結(jié)構(gòu)研究，又能做超微結(jié)構(gòu)分析，既能做定性、定量分析、又能做定位分析,具有景深大，圖像富有立體感，分辨率高，圖像放大倍數(shù)高，顯像直觀，樣品制備過程相對簡單，可連接EDAX（X-射線能譜分析儀）進行微區(qū)成分分析等特點，被廣泛應(yīng)用于生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、古生物學(xué)、地質(zhì)學(xué)、化學(xué)、物理、電子學(xué)及林業(yè)等學(xué)科和領(lǐng)域。
1掃描電子顯微鏡的工作原理與技術(shù)特點
1.1 掃描電子顯微鏡的工作原理
掃描電子顯微鏡( SEM) 的工作原理是由電子槍發(fā)射出來直徑為50μm（微米）的電子束，在加速電壓的作用下經(jīng)過磁透鏡系統(tǒng)會聚，形成直徑為5nm（納米）的電子束，聚焦在樣品表面上，在第二聚光鏡和物鏡之間偏轉(zhuǎn)線圈的作用下，電子束在樣品上做光柵狀掃描，同時同步探測入射電子和研究對象相互作用后從樣品表面散射出來的電子和光子，獲得相應(yīng)材料的表面形貌和成分分析。從材料表面散射出來的二次電子的能量一般低于50 eV，其大多數(shù)的能量約2 ～ 3 eV。因為二次電子的能量較低，只有樣品表面產(chǎn)生的二次電子才能跑出表面，逃逸深度只有幾個納米，這些信號電子經(jīng)探測器收集并轉(zhuǎn)換為光子，再通過電信號放大器加以放大處理，最終成像在顯示系統(tǒng)上。掃描電鏡工作原理的特殊之處在于把來自二次電子的圖像信號作為時像信號，將一點一點的畫面“動態(tài)"地形成三維的圖像。
1.2 掃描電子顯微鏡的技術(shù)特點
掃描電子顯微鏡測試技術(shù)特點主要有:
( 1) 聚焦景深大。掃描電子顯微鏡的聚焦景深是實體顯微鏡聚焦景深的50倍，比偏反光顯微鏡則大500 倍，且不受樣品大小與厚度的影響，觀察樣品時立體感強。
( 2) 二次電子掃描圖像的分辨率優(yōu)于100 埃，比實體顯微鏡高200 倍?？梢灾苯佑^察礦物、巖石等的表面顯微結(jié)構(gòu)特征，清晰度好。
( 3) 放大倍數(shù)在14 ～ 100000 倍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡之間放大倍數(shù)的空白，便于在低倍下尋找位置，在高倍下詳細觀察，且不用重新對焦，易于了解局部和整體之間的相互聯(lián)系。
( 4) 不破壞樣品，制樣方便，樣品大小幾乎不受限制。
( 5) 掃描電子顯微鏡是一種有效的理化分析工具，通過它可進行各種形式的圖像觀察、元素分析、晶體結(jié)構(gòu)分析。
特殊之處在于把來自二次電子的圖像信號作為時像信號，將一點一點的畫面“動態(tài)"地形成三維的圖像.
2 掃描電鏡技術(shù)的應(yīng)用
2.1 掃描電鏡技術(shù)在木材工業(yè)中的應(yīng)用
世界上林業(yè)發(fā)達的國家，如歐美及日本等國均大量采用掃描電鏡技術(shù)來研究木材解剖、木材化學(xué)、木材物理及力學(xué)等方面的性質(zhì)，為樹種的改良、木材改性及應(yīng)用提供了有力的科學(xué)依據(jù)。近年來，在木材學(xué)研究領(lǐng)域，我國也大量應(yīng)用了掃描電鏡技術(shù)。在20 世紀80 年代，中國林科院的科研人員就使用SEM 505 型電鏡對中國裸子植物木材的超微構(gòu)造進行研究，我國在該研究領(lǐng)域的空白。
2．2 在選礦方面
朱紅應(yīng)用掃描電子顯微鏡及X 射線衍射分析了黃鐵礦的表面氧化產(chǎn)物，研究了黃鐵礦表面氧化機理及黃鐵礦表面狀態(tài)對煤浮選脫硫的影響。侯彤等為尋求高灰煤泥難選的本質(zhì)原因，通過浮選試驗、SEM 電鏡掃描和XRD 衍射儀對錢家營礦選煤廠煤泥中礦物成分的分布進行了分析。結(jié)果表明，該煤泥的主要礦物成分為私土類礦物，具有易碎、易泥化的特點，因此礦物的細粒嵌布和夾帶是造成煤泥精煤灰分偏高，煤泥難選的主要原因，這一結(jié)論對以后的細粒煤分選研究起到了指導(dǎo)作用。
2.3 用于紡織品文物表面物的表面形態(tài)分析和元素分析
因為紡織品文物的制作工藝一般都比較復(fù)雜，它的制作歷經(jīng)染色、刺繡、摻雜金屬絲線等工藝，另外紡織品文物表面一般附有污染物。因此應(yīng)用掃描電鏡—能譜儀對紡織品文物上表面物的分析研究（例如鑒定染料成分、分析污染物成分等）對紡織品的文物保護具有十分重要的意義。龔德才運用掃描電鏡-能譜儀來分析古代絲織品蛋白質(zhì)纖維中的鐵、鋁與硫的比例，可以判斷這件絲織品文物的染色是否運用了媒染劑硫酸鋁鉀。汪自強等運用掃描電鏡-能譜儀來觀察出土紡織品上結(jié)晶鹽的表面形態(tài)并分析其元素成分。周旸等運用掃描電鏡-能譜儀對南昌明寧靖王妃墓出土紡織品的平金線進行表面形態(tài)分析和表面元素分析，并參照元代平金線的掃描電鏡分析測試結(jié)果對之進行解釋 。
3 結(jié)論
掃描電子顯微鏡在礦物加工領(lǐng)域，已經(jīng)極大的促進了人們認識微觀的礦物顆粒，解釋與之相關(guān)的現(xiàn)象，從而更加合理的利用礦產(chǎn)資源。未來的掃描電鏡將會在以下三個方面發(fā)展:
( 1) 不斷提高分辨率，以求觀察更精細的物質(zhì)結(jié)構(gòu)、微小的實體以至單個原子;
( 2) 研制超高壓電鏡和特殊環(huán)境的樣品室，以研究物體在自然狀態(tài)下的形貌及動態(tài)性質(zhì);
( 3) 研制能對樣品進行綜合分析( 包括形態(tài)、結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分等) 的設(shè)備。
總之，現(xiàn)代分析測試技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，已經(jīng)或?qū)⒁蟠蟠龠M礦物加工學(xué)科的發(fā)展，必然帶來礦物加工學(xué)科研究量的和質(zhì)的進步。隨著掃描電子顯微鏡的發(fā)展以及其他測試的手段的發(fā)展，定將更有力的推動礦物加工學(xué)科的發(fā)展。
