蔡司场发射电子显微镜西IGMA

蔡司SEM（SIGMA）操作规范蔡司——SEM（SIGMA）操作规范⼀、仪器结构光学系统：电⼦枪、电磁透镜、扫描线圈、光阑组件机械系统：⽀撑部分、样品室真空系统样品所产⽣的信号收集、处理、显⽰系统⼆、三种主要信号背散射电⼦（BSD）：⼊射电⼦在样品中经散射后再从上表⾯射出来的电⼦。

反映样品表⾯不同取向、不同平均原⼦量的区域差别。

⼆次电⼦(SE2)：由样品中原⼦外壳层释放出来，在扫描电⼦显微术中反映样品上表⾯的形貌特征。

X射线(EDS)：⼊射电⼦在样品原⼦激发内层电⼦后外层电⼦跃迁⾄内层时发出的光⼦。

三、⼯作原理：扫描电镜的⼯作原理可以简单地归纳为“光栅扫描，逐点成像”。

从电⼦枪阴极发出的直径20um～30um的电⼦束，受到阴阳极之间加速电压的作⽤，射向镜筒，经过聚光镜及物镜的会聚作⽤，缩⼩成直径约⼏毫微⽶的电⼦探针。

在物镜上部的扫描线圈的作⽤下，电⼦探针在样品表⾯作光栅状扫描并且激发出多种电⼦信号。

这些电⼦信号被相应的检测器检测，经过放⼤、转换，变成电压信号，最后被送到显像管的栅极上并且调制显像管的亮度。

显像管中的电⼦束在荧光屏上也作光栅状扫描，并且这种扫描运动与样品表⾯的电⼦束的扫描运动严格同步，这样即获得衬度与所接收信号强度相对应的扫描电⼦像，这种图像反映了样品表⾯的形貌特征。

四、操作步骤(⼀)启动系统1、开机将仪器主机上绿⾊按钮“On”打开，双击软件图标，输⼊⽤户名及密码。

2、加⾼压左击图标，单击，待⾼压上升到设定值，状态栏中显⽰为，系统状态就绪。

(⼆)更换样品1、放真空左击→→→，放真空。

2、换样品排⽓完成后，缓慢地将样品室拉开，轻轻将原样品取下，装⼊新样品，旋紧固定，缓慢关闭样品室。

3、抽真空单击→抽真空，待显⽰为时，抽真空完毕，可进⾏正常测试。

注：样品室不开打开太久，制样及更换样品时需戴⼿套，以免污染样品及样品室。

(三)测试样品1、选择观察区点击，将视野切换到TV模式下，前后移动Z⽅向杆将样品台调整到合适的⾼度，点击，将视野切换到Normal模式下，点击，状态栏中显⽰为⿏标左键调整图像亮度，右键调整对⽐度，使图像视野清晰；点击，状态栏显⽰为将⿏标功能切换为调整倍数、聚焦，⿏标左键将放⼤倍数调到最⼩，右键聚焦，选择较快的扫描速度（=1-3），使⽤操纵杆移动样品台位置，找到要观察的样品，并将观察区移动到视野中⼼。

场发射扫描电镜工作原理
场发射扫描电镜（FE-SEM，Field Emission Scanning Electron Microscope）工作原理如下：
1. 电子发射：FE-SEM使用一个称为电子枪的器件产生高能电
子束。

电子枪包含一个钨丝或碳纳米管的尖端，通过加热尖端，电子从尖端发射出来。

2. 调制和聚焦：电子束经过一系列的电场调制和聚焦透镜，以使电子束具有足够的能量和焦点来进行扫描。

3. 扫描和信号采集：电子束被聚焦到一个非常小的尖端，称为扫描线圈。

扫描线圈通过控制电子束的位置和速度，将电子束在样品表面上进行快速的扫描。

当电子束与样品表面相互作用时，会有多种信号产生，如二次电子、反射电子、特征X射
线等。

4. 信号检测：上述信号被检测器捕获，并由电子光学系统将其转换成图像或谱图。

典型的信号检测器包括二次电子探测器、透射电子探测器、X射线能谱仪等。

5. 数据显示和处理：捕获的信号通过计算机进行处理和显示，生成高分辨率的扫描电子显微图像。

计算机还可以对图像进行后期处理，如增强、标记、量化等。

总的来说，FE-SEM利用电子束的显微特性来对样品进行高分
辨率的表面观察，并可获取丰富的样品性质信息。

Fig. 1　External appearance of SU5000 FE-SEM New Schottky FE-SEM, SU5000Shigeaki Tachibana *1 William Podrazky *2Introduction1.　Scanning Electron Microscopes (SEM) are used for observation and analysis in various fields. Since Field Emission SEM (FE-SEM) equipped with a field emission electron gun source provide higher resolution than those equipped with a thermionic emission electron gun source, the user base for FE-SEM has broadened significantly due to the need to observe specimen features continually decreasing in size. FE-SEMs are increasingly recognized as a tool for performing various surface analyses, however detection technologies for various signals generated from specimens have advanced beyond topographic observation alone. Typically the operator must utilize previous knowledge, training, and skill in microscopy to generate desirable results; therefore, optimal performance may vary based on experience level.　For example, optimal performance may not be realized as a result of improper optical axis alignment or astigmatism correction, utilizing unsuitable accelerating voltage(s), or other parameters. Integrating an automated solution for these problems would allow the user to focus on obtaining comprehensive results under the best possible conditions at all times.　Hitachi High-Technologies has developed a novel user interface which augments conventional SEM techniques to assist these problems. The “EM Wizard” user interface was developed to bring “new usability” to EM operators of various levels of experience. This Schottky FE-SEM, the SU5000, incorporated with EM Wizard interface, launched in August 2014 (Fig. 1).Fig. 2　EM Wizard, objectives selection screen.New Interface: EM Wizard2.　With EM Wizard, rather than setting individual conditions such as the accelerating voltage, working distance, detector, and other parameters, the operator can select an “Observation Purpose,” such as “Surface Information” or “Elemental Information,” from a selection menu (*2). On the screen, a Radar Chart displays the type of content that will be acquired (resolution, surface information, elemental composition), and a simulated SEM image representing how a specimen will appear under each observational objective. This information provides a visual understanding of SEM image characteristics that can guide the operator in selecting these objectives (Fig. 2).　When an “Observation Purpose” is selected, related system parameters are set automatically (e.g., accelerating voltage, working distance, detector), and optical axis parameters as well as astigmatism corrections are adjusted to optimal values. Simply by adjusting the brightness/contrast and focus, the operator can easily acquire high quality images at consistent resolution.　In addition to an applications selection menu, what makes these functions possible are high-precision automation technologies initially developed for Critical Dimension (CD) SEM. CD-SEM are entirely automated, and must provide highly reproducible measurements, optical axis alignments, and other adjustments; EM Wizard has been designed to use these automation technologies to reproduce and maintain highly precise adjustments invariably. Because optical axis alignment and astigmatism correction values change with lens conditions over time, they cannot be maintained for long periods, even if stored in the system. However, EM Wizard includes an auto-calibration function which automatically restores parameters to optimal values responsive to long-term changes in lens conditions (*3), eliminating any need for proficiency in readjustment procedures. This feature makes it easier for the operator to obtain images in focus, maintain high reproducibility, and acquire data efficiently.　Figure 3 is an example of a catalyst observed at 200,000× magnification after auto-calibration with the use of EM Wizard. Metal particles several nm in size are discernible during operation without complex adjustment.Fig. 4　Observation of lithium ion battery positive electrode. Left: Secondary electron image. Right: Backscattered electron image.Magnification: 25,000×.Fig. 3.　Catalyst observation. Magnification: 200,000×Low-energy observation3.　In addition to the assistance functions provided by automation as shown above, the SU5000 is equipped with optical and detection systems suitable for any variety of analysis required.　The emitter used is a Schottky-type device which delivers a spatial resolution of 2.0 nm at 1 kV (*4) and high probe current (>200 nA). Figure 4 is an example of the positive electrode of a lithium-ion battery observed at a landing voltage of 0.3 kV.　The positive electrode of Lithium ion batteries is comprised of an active substance consisting of conductors, binders, and other elements. However, some binder materials cannot withstand electron beam irradiation and must be observed at the lowest possible energy.　The left image in Fig. 4 was produced by a secondary electron detector mounted inside the electron column, and the right image was produced by a backscattered electron detector inserted below the lens. In the secondary electron image, the binder appears dark by voltage contrast, while the backscattered electron image allows for distribution of contrast based on each material. In this example, multiple signals are used to evaluate different components of the electrode including topographic and compositional distributions.　It is inferred that the enhanced voltage contrast in the secondary electron image is attributed to differences in the charge effect of each material due to the secondary electron generation efficiency when irradiated by very low-energy incident electrons.4.Concluding RemarksThe SU5000 was developed to address the various needs of SEM users in materials science, biomedicine, and many other fields. As the FE-SEM grows in popularity, Hitachi will continually place importance on functions such as EM Wizard, which are capable of providing high-resolution and optimized contrast images with high reproducibility, regardless of the user experience level.（*2）Patent No. 5416319（*3）Patent No. 5464534（*4）With use of deceleration mode (optional)ReferencesSato M., History of Technologies in high resolution SEM, Kobunshi, 9 (2014)(Japanese).Authors*1 Shigeaki Tachibana, Hitachi High-Technologies Corp., Marketing Department*2 William Podrazky, Hitachi High-Technologies America, Inc.。

扫描电镜要点总结（蔡司Gemini450电镜各模式和探头使用参数介绍）扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM）是一种高分辨率的显微镜，能够通过扫描样品表面的电子束来获取高清晰度的图像。

蔡司Gemini 450是一种常见的扫描电子显微镜，拥有多种模式和探头，下面将对其各模式和探头的使用参数进行介绍。

1.高真空模式：-工作距离：3-20毫米之间可调。

-放大倍率：高达1,000,000倍。

-检测器：二次电子检测器、能量分散X射线（EDX）探测器等。

高真空模式适用于大多数样品，特别是金属、半导体等导电材料。

该模式下的电子束会扫描样品表面，从而产生二次电子图像。

EDX探测器可用于进行元素成分分析。

2.低真空模式：-气压范围：从10到130帕斯卡（Pa）。

-工作距离：5-25毫米之间可调。

-放大倍率：高达100,000倍。

低真空模式适用于非导电材料以及生物样品等需要避免高真空环境的样品。

低真空模式下，可以使用水冷样品冷凝器来减少样品的水膜蒸发。

3.非接触模式：-工作距离：约为30微米。

-放大倍率：高达100,000倍。

非接触模式使用非接触方式扫描样品表面，减少了对样品的损伤。

它适用于对样品表面要求严格的情况下，如软性材料或纳米材料等。

4.电子背散射模式：-工作距离：约为3毫米。

-放大倍率：高达300,000倍。

电子背散射模式用于观察样品的表面形态和材料本身的晶体结构。

通过背散射电子来获取高对比度的图像。

探头是扫描电镜中十分重要的组成部分，蔡司Gemini 450电镜提供了多种探头供选择，具有不同的特点和应用范围。

1.热阴极电子枪：-适用于常规高真空模式下的成像。

-具有较高的亮度和小的发射面积。

2.场发射电子枪：-适用于较低真空模式下的成像。

-具有更小的亮度和更小的发射面积。

3.高抛射场发射电子枪：-适用于非接触模式。

-具有更大的发射面积，可以提供更高的电子流，为非接触模式下的成像提供更好的性能。

蔡司激光共聚焦显微镜安全操作及保养规程引言蔡司激光共聚焦显微镜（以下简称CLSM）是一种先进的显微镜技术，在生物学、医学、材料科学等领域具有广泛应用。

为了确保操作人员的安全以及设备的正常运行，本文将介绍CLSM的安全操作事项和保养规程。

安全操作事项1. 环境安全在使用CLSM过程中，必须保证实验室环境安全，避免火源、化学品等危险物质进入工作区域。

同时，确保实验室通风良好，以免激光辐射、化学气体等对人体产生伤害。

2. 个人防护在操作CLSM时，需要佩戴个人防护设备，包括实验室上岗证、防护眼镜、防护手套等。

特别是需要注意保护眼睛，避免激光直接照射眼睛，以免造成视觉损伤。

3. 激光操作CLSM中常用的激光器会产生强光束，因此在操作过程中需要注意以下事项： - 调整激光器功率时，要小心操作，避免功率过大造成危险。

- 使用激光笔定位时，避免直接照射人体、反射镜面和易燃物。

- 在使用蓝光激光时，要避免直接照射眼睛，以免损伤视网膜。

4. 样品操作在CLSM中，样品的操作也需要注意以下事项： - 处理生物样品时，要遵循生物安全操作规程，避免对身体造成伤害。

- 操作过程中，避免将样品接触到显微镜镜头或激光器，以免污染或损坏设备。

- 废弃样品需要妥善处理，遵循实验室废弃物管理规定。

设备保养规程为了保持CLSM的正常运行和延长设备寿命，有必要进行定期保养。

以下是常见的保养规程： 1. 清洁镜头：使用纯棉布或银纤维布轻轻擦拭镜头，避免使用有溶剂的纸巾或棉签，以免造成损坏。

2. 检查激光器：定期检查激光器的工作状态，如发现异常情况，及时联系专业维修人员进行检修。

3. 校准仪器：根据使用手册中的要求，定期进行仪器的校准，确保数据的准确性。

4. 更换滤镜：根据实际需要，定期更换滤镜，以保证成像效果和实验结果的准确性。

5. 定期维护：根据设备的使用频率和实验要求，制定定期维护计划，并按计划进行相关工作，如更换零配件、清洁系统等。

场发射扫描电子显微镜使用方法说明书一、引言场发射扫描电子显微镜（以下简称场发显微镜）是一种高分辨率的显微镜，利用电子束与样品相互作用产生的信号来获取样品表面的形貌和结构信息。

本说明书将详细介绍场发显微镜的使用方法，帮助用户正确操作和利用该仪器。

二、仪器准备在使用场发显微镜之前，需进行以下准备工作：1. 保证实验室环境在恒定的温度和湿度下，避免影响仪器性能。

2. 检查仪器电源和相关线缆的连接是否牢固，并确保电源供应稳定。

3. 准备待观察的样品，并确保样品表面干净、光滑。

三、开机及基本操作1. 打开仪器电源，待仪器完成自检后，进入操作界面。

2. 鼠标操作：使用鼠标控制光标移动至所需功能区域，并点击打开相应功能菜单。

3. 设置扫描参数：选择扫描模式、像素大小等参数，以适应不同样品的观察需求。

4. 样品安装：将待观察的样品安装到样品台上，并使用调节螺丝微调样品的位置，保证与电子束的最佳对准。

5. 自动对焦：使用自动对焦功能，校准焦距，确保样品图像清晰可见。

四、图像观察与分析1. 扫描图像获取：点击“扫描”按钮，开始获取样品表面的扫描图像。

图像会逐行扫描，根据设定参数生成图片。

2. 放大与缩小：使用鼠标左键点击图像区域，可进行图像的放大和缩小操作。

右键点击可还原图像原始大小。

3. 焦点平移：使用光标控制器或滚轮移动焦点位置，观察样品各个区域的细节。

4. 图像调节：根据需要调整图像的亮度、对比度等参数，以获得更清晰的图像。

5. 图像保存：观测到满意的图像后，点击“保存”按钮，将图像保存到指定路径，便于后续分析与报告撰写。

五、仪器维护与操作注意事项1. 仪器维护：固定时间段内对仪器进行清洁和维护，清除积尘，以保证仪器正常运行。

2. 样品处理：在安装样品之前，确保样品表面干净，避免影响观察效果。

避免使用尖锐物体接触样品，防止刮伤样品表面。

3. 仪器操作：在操作中避免突然断电，以免损坏仪器设备。

操作完毕后，及时关闭仪器电源。

场发射扫描电子显微镜实验操作扫描电子显微镜（SEM）是一种能够获得高分辨率表面形貌信息的重要工具。

在实验室中，我们经常会使用场发射扫描电子显微镜来观察样品的微观结构和形貌。

本文将介绍场发射扫描电子显微镜的实验操作步骤。

实验准备在进行场发射扫描电子显微镜实验之前，我们需要进行一些准备工作。

首先，确保实验室环境干净整洁，以避免样品受到污染。

其次，检查扫描电子显微镜设备，确保设备正常工作。

最后，准备好待观察的样品，并确保样品表面平整干净。

样品处理与加载处理样品是进行场发射扫描电子显微镜实验的关键步骤。

首先，将待观察的样品切割成适当大小，并利用相关方法处理表面以去除可能的杂质。

然后，将样品加载到扫描电子显微镜样品台上，并使用夹具固定样品。

参数设置在进行扫描电子显微镜实验前，需要设置合适的参数以获得清晰的显微结构图像。

首先，调整加速电压和工作距离，以适应待观察样品的性质和尺寸。

其次，设置扫描速度和倍率，以获得所需的图像分辨率。

最后，根据需要选择不同的检测模式和滤波器。

图像获取与分析当参数设置完成后，可以开始进行样品的图像获取。

通过扫描电子束对样品进行成像，获得样品表面的细微结构信息。

在获取图像后，可以利用相应软件对图像进行分析，包括测量尺寸、分析形貌等。

同时，可以记录图像和相应数据以备后续分析。

结束实验与维护实验结束后，及时关闭扫描电子显微镜设备，并对设备进行清洁和维护。

将样品从样品台取下，妥善保存或处理。

同时，整理实验记录和数据，保留有关信息以备后续参考。

通过以上步骤，我们可以完成一次成功的场发射扫描电子显微镜实验操作。

这不仅可以帮助我们深入了解材料的微观结构和形貌，还可以为科学研究和工程应用提供重要参考。

希望本文对您进行场发射扫描电子显微镜实验操作有所帮助。