臺式掃描電鏡在材料化學中的應用
日期：2022-06-07
臺式掃描電鏡是一個復雜的系統，濃縮了電子光學技術、真空技術、精細機械結構以及現代計算機控制技術。成像是采用二次電子或背散射電子等工作方式，隨著掃描電鏡的發展和應用的拓展，相繼發展了宏觀斷口學和顯微斷口學。
臺式掃描電鏡是在加速高壓作用下將電子槍發射的電子經過多級電磁透鏡匯集成細小直徑一般為1～5nm的電子束相應束流為10-11～10-12A。在末級透鏡上方掃描線圈的作用下，使電子束在試樣表面做光柵掃描行掃+幀掃。入射電子與試樣相互作用會產生二次電子、背散射電子、X射線等各種信息。這些信息的二維強度分布隨試樣表面的特征而變。這些特征有表面形貌、成分、晶體取向、電磁特性等等。將各種探測器收集到的信息按順序成比率地轉換成視頻信號，再傳送到同步掃描的顯像管并調整其亮度，就可以得到一個反應試樣表面狀況的掃描圖像。如果將探測器接收到的信號進行數字化處理即轉變成數字信號，就可以由計算機做進一步的處理和存儲。
臺式掃描電鏡結合上述各種配件，其應用范圍很廣，包括斷裂失效分析、產品缺陷原因分析、鍍層結構和厚度分析、涂料層次與厚度分析、材料表面磨損和腐蝕分析、耐火材料的結構與蝕損分析等等，結合鋼鐵材料的研究大概列舉如下。
1、機械零部件失效分析，可根據斷口學原理判斷斷裂性質如塑性斷裂、脆性斷裂、疲勞斷裂、應力腐蝕斷裂、氫脆斷裂等，追溯斷裂原因，調查斷裂是跟原材料質量有關還是跟后續加工或使用情況有關等等。
2、鋼鐵產品質量和缺陷分析，如連鑄坯裂紋、氣泡、中心縮孔；板坯過燒導致的晶界氧化；軋制過程造成的機械劃傷、折疊、氧化鐵皮壓入；過酸洗導致的蝕坑；涂層剝落及其它缺陷等等。由于掃描電鏡的分辨率和景深比電子探針的高，因而，可從新鮮斷口上獲得更為更多的信息，如晶界碳化物、中心疏松等。
3，利用高溫樣品臺，可以觀察材料在加熱過程中組織轉變的過程，研究不同材料在熱狀態下轉變的差異。在材料工藝性能研究方面，可以直接觀察組織形態的動態變化，彌補了以前只能通過間接觀察方法的不足。例如，耐火材料和鐵氧體的燒結溫度都在1000℃以上，實驗中可以觀察材料的原位變化，待冷卻下來后，結合能譜儀和EBSD，進而可以分析變化后的物相。
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作者：澤攸科技