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掃描電鏡的應(yīng)用

　　第2期朱　琳:掃描電子顯微鏡及其在材料科學(xué)中的應(yīng)用　　　83

進行含油含水樣品的觀察,能夠觀察液體在樣品表面的蒸發(fā)和凝結(jié)以及化學(xué)腐蝕行為;(3)可進行樣品熱模擬及力學(xué)模擬的動態(tài)變化實驗研究,也可以

[10～15]

研究微注入液體與樣品的相互作用等.因為這些過程中有大量氣體釋放,只能在環(huán)掃狀態(tài)下進行觀察.環(huán)境掃描電鏡技術(shù)拓展了電子顯微的研究領(lǐng)域.

腐處理.有時為利于機械加工,在工序之間也進行鍍膜處理.由于鍍膜的表面形貌和深度對使用性能具有重要影響,所以常常被作為研究的技術(shù)指標(biāo).鍍膜的深度很薄,由于光學(xué)顯微鏡放大倍數(shù)的局限性,使用金相方法檢測鍍膜的深度和鍍層與母材的結(jié)合情況比較困難,而掃描電鏡卻可以很容易完成.使用掃描電鏡觀察分析鍍層表面形貌是方便、易行的最有效的方法,樣品無需制備,只需直接放入樣品室內(nèi)即可放大觀察.3.3　微區(qū)化學(xué)成分分析

3　掃描電鏡在材料研究中的應(yīng)用

3.1　材料的組織形貌觀察

材料剖面的特征、零件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)及損傷的形

貌,都可以借助掃描電鏡來判斷和分析.反射式的光學(xué)顯微鏡直接觀察大塊試樣很方便,但其分辨率、放大倍數(shù)和景深都比較低.而掃描電子顯微鏡的樣品制備簡單,可以實現(xiàn)試樣從低倍到高倍的定位分析,在樣品室中的試樣不僅可以沿三維空間移動,還能夠根據(jù)觀察需要進行空間轉(zhuǎn)動,以利于使用者對感興趣的部位進行連續(xù)、金屬斷口(圖4)3)的

[16～20]

.

在樣品的處理過程中,有時需要提供包括形

貌、成分、晶體結(jié)構(gòu)或位向在內(nèi)的豐富資料,以便能夠更全面、客觀地進行判斷分析.為此,相繼出現(xiàn)了掃描電子顯微鏡—電子探針多種分析功能的組合型儀器.掃描電子顯微鏡如配有X射線能譜(EDS)和X,.材料內(nèi)部的,因此,無法采用.掃描電鏡可以提.工程材料失效分析常用的電子探針的基本工作方式為:

(1)對樣品表面選定微區(qū)作定點的全譜掃描定性;

(2)電子束沿樣品表面選定的直線軌跡作所含元素濃度的線掃描分析;

(3)電子束在樣品表面作面掃描,以特定元素的X射線訊號調(diào)制陰極射線管熒光屏亮度,給出該元素濃度分布的掃描圖像.

一般而言,常用的X射線能譜儀能檢測到的成分含量下限為0.1%(質(zhì)量分數(shù)).可以應(yīng)用在

圖3　用SEM

觀察集成電路芯片的剖面多層結(jié)構(gòu)圖

判定合金中析出相或固溶體的組成、測定金屬及

合金中各種元素的偏析、研究電鍍等工藝過程形成的異種金屬的結(jié)合狀態(tài)、研究摩擦和磨損過程中的金屬轉(zhuǎn)移現(xiàn)象以及失效件表面的析出物或腐蝕產(chǎn)物的鑒別等方面.3.4　顯微組織及超微尺寸材料的研究

鋼鐵材料中諸如回火托氏體、下貝氏體等顯微組織非常細密,用光學(xué)顯微鏡難以觀察組織的細節(jié)和特征.在進行材料、工藝試驗時,如果出現(xiàn)這類組織,可以將制備好的金相試樣深腐蝕后,在掃描電鏡中鑒別.下貝氏體與高碳馬氏體組織在光學(xué)顯微鏡下的形態(tài)均呈針狀,且前者的性能優(yōu)于后者.但由于光學(xué)顯微鏡的分辨率較低,無法顯示其組織細節(jié),故不能區(qū)分.電子顯微鏡卻可以通

圖4　用SEM觀察環(huán)氧樹脂斷口圖

3.2　鍍層表面形貌分析和深度檢測

金屬材料零件在使用過程中不可避免地會遭受環(huán)境的侵蝕,容易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象.為保護母材,

成品件,常常需要進行諸如磷化、達克羅等表面防

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