SEM的原理是什么？

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问题描述:

SEM的原理是什么？

解析:

(SEM)扫描电子显微镜的设计思想和工作原理，早在1935年便已被提出来了。1942年，英国首先制成一台实验室用的扫描电镜，但由于成像的分辨率很差，照相时间太长，所以实用价值不大。经过各国科学工作者的努力，尤其是随着电子工业技术水平的不断发展，到

1956年开始生产商品扫描电镜。近数十年来，扫描电镜已广泛地应用在生物学、医学、冶金学等学科的领域中，促进了各有关学科的发展。

一．扫描电镜的特点

和光学显微镜及透射电镜相比，扫描电镜具有以下特点：

(一) 能够直接观察样品表面的结构，样品的尺寸可大至120mm×80mm×50mm。

(二) 样品制备过程简单，不用切成薄片。

(三) 样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转，因此，可以从各种角度对样品进行观察。

(四) 景深大，图象富有立体感。扫描电镜的景深较光学显微镜大几百倍，比透射电镜大几十倍。

(五) 图象的放大范围广，分辨率也比较高。可放大十几倍到几十万倍，它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间，可达3nm。

(六) 电子束对样品的损伤与污染程度较小。

(七) 在观察形貌的同时，还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析。

二．扫描电镜的结构和工作原理

(一) 结构

1．镜筒

镜筒包括电子枪、聚光镜、物镜及扫描系统。其作用是产生很细的电子束(直径约几个nm)，并且使该电子束在样品表面扫描，同时激发出各种信号。

2．电子信号的收集与处理系统

在样品室中，扫描电子束与样品发生相互作用后产生多种信号，其中包括二次电子、背散射电子、X射线、吸收电子、俄歇(Auger)电子等。在上述信号中，最主要的是二次电子，它是被入射电子所激发出来的样品原子中的外层电子，产生于样品表面以下几nm至

几十nm的区域，其产生率主要取决于样品的形貌和成分。通常所说的扫描电镜像指的就是二次电子像，它是研究样品表面形貌的最有用的电子信号。检测二次电子的检测器(图15(2)的探头是一个闪烁体，当电子打到闪烁体上时，1就在其中产生光，这种光被光导管传送到光电倍增管，光信号即被转变成电流信号，再经前置放大及视频放大，电流信号转变成电压信号，最后被送到显像管的栅极。

3．电子信号的显示与记录系统

扫描电镜的图象显示在阴极射线管(显像管)上，并由照相机拍照记录。显像管有两个，一个用来观察，分辨率较低，是长余辉的管子；另一个用来照相记录，分辨率较高，是短余辉的管子。

4．真空系统及电源系统

扫描电镜的真空系统由机械泵与油扩散泵组成，其作用是使镜筒内达到 10(4～10(5托的真空度。电源系统供给各部件所需的特定的电源。

(二) 工作原理

从电子枪阴极发出的直径20(m～30(m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，这种图象反映了样品表面的形貌特征。第二节 扫描电镜生物样品制备技术大多数生物样品都含有水分，而且比较柔软，因此，在进行扫描电镜观察前，要对样品作相应的处理。扫描电镜样品制备的主要要求是：尽可能使样品的表面结构保存好，没

有变形和污染，样品干燥并且有良好导电性能。

[Last edit by SeanWen]

1. 列出包所在库的路径

.libPaths()

[1] "C:/Program Files/R/R-3.0.2/library"

2. 安装包，括号里面包的名称要加英文引号，在列出的CRAN镜像站点列表中选择一个进行下载，我一般选的是China(Hefei)

install.packages()

例如,install.packages("ggplot2")

3. 包的载入library()或require()，安装完包后，需要加载才能使用其中的函数，此时括号中不使用引号。两者的不同之处在于library()载入之后不返回任何信息，而require()载入后则会返回TRUE，因此require()适合用于程序的书写。

例如

library(ggplto2)

>require(foreign)

Loading required package: foreign

>is.logical(require(foreign))

[1] TRUE

4. 包的更新

update.packages()

5. 包的帮助信息 格式如下，可以查看包中的函数以及说明

help(package="ggplot2")

6. 查看本地的包

6.1 查看默认加载的包，忽略基本的包

getOption("defaultPackages")

>getOption("defaultPackages")

[1] "datasets" "utils" "grDevices" "graphics" "stats" "methods"

[7] "ggplot2"

6.2 查看当前已经加载过的包

(.packages())

[1] "ggplot2" "stats" "graphics" "grDevices" "utils" "datasets" "methods" "base"

6.3 要显示所有可用的包

(.packages(all.available=TRUE))

>(.packages(all.available=TRUE))

[1] "abind" "agricolae" "aplpack" "base" "bitops"

[6] "boot" "car" "caTools" "class" "cluster"

[11] "codetools" "colorRamps" "colorspace" "compiler" "datasets"

[16] "Defaults" "devtools" "dichromat" "digest" "doBy"

[21] "e1071" "effects" "ellipse" "evaluate" "foreign"

[26] "formatR" "Formula" "gdata" "ggplot2" "ggthemes"

[31] "gmodels" "gplots" "graphics" "grDevices" "grid"

[36] "gtable" "gtools" "highr" "Hmisc" "httr"

[41] "KernSmooth" "knitr" "labeling" "lattice" "latticeExtra"

[46] "leaps" "lme4" "lmtest" "LSD" "manipulate"

[51] "markdown" "MASS" "Matrix" "matrixcalc" "memoise"

[56] "methods" "mgcv" "minqa" "multcomp" "munsell"

[61] "mvtnorm" "nlme" "nnet" "nortest" "parallel"

[66] "pixmap" "plyr" "proto" "psych" "quantmod"

[71] "Rcmdr" "RColorBrewer" "Rcpp" "RcppEigen" "RCurl"

[76] "relimp" "reshape2" "rgl" "rJava" "RODBC"

[81] "rpart" "rstudio" "samplesize" "sandwich" "scales"

[86] "schoolmath" "sciplot" "sem" "spatial" "splines"

[91] "stats" "stats4" "stringr" "survival" "tcltk"

[96] "tcltk2" "TH.data" "tools" "TTR" "utils"

[101] "VennDiagram" "whisker" "XLConnect" "xts" "zoo"

7. 卸载包detach()，这是library()的反向操作，此操作主要是为了避免某些包中的函数名称相同，造成冲突，注意与library()的参数不同，detach()参数为detach(package:包的名称),library(包的名称)。

例如

>library(ggplot2) #加载包

>(.packages()) #列出当前已经加载的包

[1] "ggplot2" "stats" "graphics" "grDevices" "utils" "datasets"

[7] "methods" "base"

>detach(package:ggplot2) # 卸载ggplot2包

>(.packages()) #列出当前已经加载的包

[1] "stats" "graphics" "grDevices" "utils" "datasets" "methods"

[7] "base"

8． 自定义启动时候的加载包

如果需要长期使用某个包的话，每次开启都需要输入library()，比较麻烦，因此可以让R启动时自动加载某些包。在R的安装目录/etc/Rprofile.site加入下载语句：

例如让R启动时自动加载ggplot2包

local({old <- getOption("defaultPackages")

options(defaultPackages = c(old, "ggplot2"))})

9. 在文章中引用R软件包，例如引用ggplot2包：

citation(package="ggplot2")

To cite ggplot2 in publications, please use:

H. Wickham. ggplot2: elegant graphics for data analysis. Springer New

York, 2009.

A BibTeX entry for LaTeX users is

@Book{,

author = {Hadley Wickham},

title = {ggplot2: elegant graphics for data analysis},

publisher = {Springer New York},

year = {2009},

isbn = {978-0-387-98140-6},

url = {http://had.co.nz/ggplot2/book},

}

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