简单解析四大显微测试技术SEM、TEM、STM、AFM工作原理

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2020-10-27 环球过滤分离技术网  guolvfenlitech6

近年来，随着微纳米科技的快速发展，微纳米尺度下材料和结构的性能测试研究受到更多的关注，微纳测试技术被广泛应用于生物与生物工程、材料科学、电子学、MEMS 表征、微型机械手臂、纳米技术等领域，成为支撑国家高新技术产业发展的关键技术力量。



在微纳的大千世界里，如何精确、原位、定量地观测材料和结构的各种性能参数成为助长微纳科技发展的关键因素。其中，显微测试技术扮演了极其重要的角色。SEM、TEM、STM、AFM统称为四大显微技术，本文将以有趣的动图形式展示这四项关键的技术。



扫描电子显微镜（SEM）



SEM是利用细聚焦电子束在样品表面扫描时激发出来的各种物理信号来调制成像的。









SEM是采用逐点成像的方法，把样品表面不同的特征，按顺序和比例转化为图像，如二次电子像









背散射电子像等







扫描电镜的优点是：

（1）有较高的放大倍数；

（2）有很大的景深，视野大，成像富有立体感，

（3）试样制备简单。



实例图片：







透射电子显微镜（TEM）



TEM是聚焦电子束投射到非常薄的样品上，透过样品的透射电子束或衍射电子束所形成的图像来分析样品内部的微观组织结构。













TEM常用于研究纳米材料的结晶情况，观察纳米粒子的形貌、分散情况及测量和评估纳米粒子的粒径。



实例图片：





扫描隧道显微镜（STM）



STM是一种利用量子理论中的隧道效应探测物质表面结构的仪器。



一根携带小小的电荷的探针慢慢地通过材料，一股电流从探针流出，通过整个材料，到底层表面。



当探针通过单个的原子，通过流过探针的电流量波动，得到图片。















实例图片：







原子力显微镜（AFM）



AFM通过检测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。



将一对微弱力极端敏感的微悬臂一端固定，另一端的针尖接近样品，通过其相互作用，使得微悬臂发生形变或运动状态发生变化。



利用传感器检测这些变化来获得表面形貌结构信息及表面粗糙度信息。







AFM分为接触式、非接触式和轻敲式







原子力显微镜的优点：

（1）AFM提供真正的三维表面图。

（2）不会对样品造成伤害。

（3）更为广泛的适用性。



实例图片：




来源于：中国微米纳米技术协会 www.guolvfenlitech.com