SEM、TEM、XRD、AES、STM、AFM的区别

SEM、TEM、XRD、AES、STM、AFM的区别主要是名称不同、工作原理不同、作用不同、

一、名称不同

1、SEM，英文全称：Scanningelectronmicroscope，中文称：扫描电子显微镜。

2、TEM，英文全称：TransmissionElectronMicroscope，中文称：透射电子显微镜。

3、XRD，英文全称：Diffractionofx－rays，中文称：X射线衍射。

4、AES，英文全称：AugerElectronSpectroscopy，中文称：俄歇电子能谱。

5、STM，英文全称：ScanningTunnelingMicroscope，中文称：扫描隧道显微镜。

6、AFM，英文全称：AtomicForceMicroscope，中文称：原子力显微镜。

二、工作原理不同

1．扫描电子显微镜的原理是用高能电子束对样品进行扫描，产生各种各样的物理信息。通过接收、放大和显示这些信息，可以观察到试样的表面形貌。

2．透射电子显微镜的整体工作原理如下：电子枪发出的电子束经过冷凝器在透镜的光轴在真空通道，通过冷凝器，它将收敛到一个薄，明亮而均匀的光斑，辐照样品室的样品。通过样品的电子束携带着样品内部的结构信息。通过样品致密部分的电子数量较少，而通过稀疏部分的电子数量较多。

物镜会聚焦点和一次放大后，电子束进入第二中间透镜和第一、第二投影透镜进行综合放大成像。最后，将放大后的电子图像投影到观察室的荧光屏上。屏幕将电子图像转换成可视图像供用户观察。

3、x射线衍射（XRD）的基本原理：当一束单色X射线入射晶体，因为水晶是由原子规则排列成一个细胞，规则的原子之间的距离和入射X射线波长具有相同的数量级，因此通过不同的原子散射X射线相互干涉，更影响一些特殊方向的X射线衍射，衍射线的位置和强度的空间分布，晶体结构密切相关。

4．入射的电子束和材料的作用可以激发原子内部的电子形成空穴。从填充孔到内壳层的转变所释放的能量可能以x射线的形式释放出来，产生特征性的x射线，也可能激发原子核外的另一个电子成为自由电子，即俄歇电子。

5．扫描隧道显微镜的工作原理非常简单。一个小电荷被放在探头上，电流从探头流出，穿过材料，到达下表面。当探针通过单个原子时，通过探针的电流发生变化，这些变化被记录下来。

电流在流经一个原子时涨落，从而非常详细地描绘出它的轮廓。经过多次流动后，人们可以通过绘制电流的波动得到构成网格的单个原子的美丽图画。

6．原子力显微镜的工作原理：当原子间的距离减小到一定程度时，原子间作用力迅速增大。因此，样品表面的高度可以直接由微探针的力转换而来，从而获得样品表面形貌的信息。

三、不同的功能

1．扫描电子显微镜（SEM）是介于透射电子显微镜和光学显微镜之间的一种微观形貌观察方法，可以直接利用样品表面材料的材料性质进行微观成像。

扫描电子显微镜具有高倍放大功能，可连续调节20000～200000倍。它有一个大的景深，一个大的视野，一个立体的形象，它可以直接观察到各种样品在不均匀表面上的细微结构。

样品制备很简单。目前，所有的扫描电镜设备都配备了x射线能谱仪，可以同时观察微观组织和形貌，分析微区成分。因此，它是当今非常有用的科学研究工具。

2．透射电子显微镜在材料科学和生物学中有着广泛的应用。由于电子容易散射或被物体吸收，穿透率低，样品的密度和厚度会影响最终成像质量。必须制备超薄的薄片，通常为50～100nm。

所以当你用透射电子显微镜观察样品时，你必须把它处理得很薄。常用的方法有：超薄切片法、冷冻超薄切片法、冷冻蚀刻法、冷冻断裂法等。对于液体样品，通常挂在预处理过的铜线上观察。

3X射线衍射检测的重要手段的人们意识到自然，探索自然，尤其是在凝聚态物理、材料科学、生活、医疗、化工、地质、矿物学、环境科学、考古学、历史、和许多其他领域发挥了积极作用，不断拓展新领域、新方法层出不穷。

特别是随着同步辐射源和自由电子激光的兴起，x射线衍射的研究方法还在不断扩展，如超高速x射线衍射、软x射线显微术、x射线吸收结构、共振非弹性x射线衍射、同步x射线层析显微术等。这些新的X射线衍射检测技术必将为各个学科注入新的活力。

4，俄歇电子在固体也经历了频繁的非弹性散射，可以逃避只是表面的固体表面原子层的俄歇电子，电子的能量通常是10～500电子伏特，他们的平均自由程很短，约5～20，所以俄歇电子能谱学调查是固体表面。

俄歇电子能谱通常采用电子束作为辐射源，可以进行聚焦和扫描。因此，俄歇电子能谱可用于表面微观分析，并可直接从屏幕上获得俄歇元素图像。它是现代固体表面研究的有力工具，广泛应用于各种材料的分析，催化、吸附、腐蚀、磨损等方面的研究。

5．当STM工作时，探头将足够接近样品，以产生具有高度和空间限制的电子束。因此，STM具有很高的空间分辨率，可以用于成像工作中的科学观测。

STM在加工的过程中进行了表面上可以实时成像进行了表面形态，用于查找各种结构性缺陷和表面损伤，表面沉积和蚀刻方法建立或切断电线，如消除缺陷，达到修复的目的，也可以用STM图像检查结果是好还是坏。

6．原子力显微镜的出现无疑促进了纳米技术的发展。扫描探针显微镜，以原子力显微镜为代表，是一系列的显微镜，使用一个小探针来扫描样品的表面，以提供高倍放大。Afm扫描可以提供各类样品的表面状态信息。

与传统显微镜相比，原子力显微镜观察样品的表面的优势高倍镜下在大气条件下，并且可以用于几乎所有样品（与某些表面光洁度要求）并可以获得样品表面的三维形貌图像没有任何其他的样品制备。

扫描后的三维形貌图像可进行粗糙度计算、厚度、步长、方框图或粒度分析。

pc材料上的膜用什么化工原料泡掉的快

聚碳酸酯，又称PC，身居五大工程塑料之一，具有优异的透光性、抗冲击性、电绝缘性、耐候性等。在建材、汽车、电子、航天等行业有广泛的应用。然而，硬币的另一面， PC遇到有机小分子易溶胀、遇到碱性环境易水解、热环境可降解，这些均会导致PC零件、构件、部件的腐蚀、开裂等失效问题。影响产品质量、使用安全、甚至是商誉。

对PC零部件的失效原因做“解剖”，具有重要的工程、生产、商业价值。

pc塑料腐蚀分析思路

1.确定分析思路

2.思考解决方案

3设计、执行、完成分析实验

4.凝练分析结论

5. 给出优化建议

图1 某透明产品及其失效照片

确定pc塑料腐蚀分析思路

（1）“白色附着物”是“环境外来物”侵袭还是材料腐蚀的“产物”？

（2）“开裂处”是否有材料的降解、化学腐蚀、物质侵入？

（3）失效位置在空间上与橡胶密封圈或接触或邻近，是否相关，需要获取直接证据。

pc塑料腐蚀分析思考解决方案

（1）分析本案有关的正常PC材料、橡胶密封圈的成分，获得失效分析的基础对标数据。

（2） 分析“白色附着物”重点关注是否有PC的降解产物、是否有不属于3.1的全成分分析结果中的成分。

（3）开裂处电镜分析、物质微萃取分析，查阅开裂与3.1和3.2分析结果的关联。

（4）经过3.1-3.3的分析，针对性地排查橡胶密封圈中的化学物质在本案中的影响。

（5） 综合分析所得数据，对本失效案例做出科学的判断，以便客户在后续研发中避免这些风险因素。

设计、执行、完成pc塑料腐蚀分析实验

3.1 全成分分析获得PC材料、橡胶密封圈的成分，作为基础数据，如下表所示橡胶密封圈成分。

3.2 分析“白色附着物”和开裂位置

1）SEM-EDS：PC壳体失效处呈现了明显的材料腐蚀的形貌。

2）FTIR：壳体表面白色物质的红外谱图，除PC外，可见少量的双酚A及双酚A的盐。

3）NMR：壳体表面白色附着物的NMR谱图，除PC外，可见双酚A的特征出峰。

4）DSC：正常未老化的PC的Tg-onset为138℃，而老化后的白色物质的Tg-onset为43℃，提示分子量的显著降低。（谱图与对比谱图略）

5）TGA：~400℃前失重占比26.2%，400-430℃失重占比约10.3%，提示了白色物质中低分子PC和单体双酚A的热失重。（谱图与对比谱图略）

6）HS-GCMS：橡胶密封条为偶氮二异丁腈（AIBN）发泡的硅橡胶，产品中残留较高含量的发泡剂及发泡剂片段，其水浸泡液呈弱碱性（pH：8.79）。（谱图与对比谱图略）

pc塑料腐蚀分析结论

1）“白色附着物”为中发现了PC碱性条件下的水解生成的双酚A和双酚A盐。

2）接触的密封条为AIBN发泡的硅橡胶胶条，成品检测到明显的发泡剂及分解片段的残留，呈弱碱性。

3）残留发泡剂、分解或反应产物，在湿气条件下形成弱碱性环境，对PC造成致命性的腐蚀、降解、破坏。PC件力学性能发生大幅下降，在应力作用下出现开裂。

给出优化建议

本例中PC接触零件（发泡的硅橡胶密封圈）中残留的物质具有碱性，使PC发生了水解，产生了宏观的失效现象（出现白色附着物）、易开裂。本产品应主动地、优先地去除掉带有发泡剂残留的密封圈这个典型的不利因素。

通过对样品失效现象的微观探索，可以揭示失效的微观本质，这样可以有效指导生产实践。亦可用于区分清楚各方责任，例如产品设计部门在材料选型的责任，以及橡胶密封圈生产加工方的相关责任。

1、失效分析

失效分析-开裂

失效分析-变色

失效分析-脱漆

失效分析-粘接不良

失效分析-腐蚀

失效分析-轴承失效

失效分析-物理性能改变

失效分析-电学性能改变

失效分析-化学性能改变

汽车零部件失效分析

失效分析-材料合成/加工异常

断面分析及材料验证

断面分析

2、异物分析

异物分析-析出（不用对比正常位置）

异物分析-析出（对比正常位置）

异物分析-夹杂

异物分析-外来污染物

异物分析-工业产线异物

异物定性半定量分析

异物溯源

3、工业问题剖析

离子交换树脂的评价分析

特种材料金属评价（20-22个元素）

特种材料金属评价（60个元素）

验证评价

饮用纯水的物质评价

特种设备用纯水的物质评价

水异味物质分析

材料高温析出物/挥发物评价

材料高温高湿析出物/挥发物评价

材料合成/加工异常评价

电镀层的厚度与牢度有关，越厚牢度越差。化工原料没有用过，要是厚可以破皮后撕下来。

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