場發(fā)射掃描電鏡的出現(xiàn)，標志若掃描電鏡進入一個嶄新的時代，掃描電鏡技術取得了巨大進步。新型電子槍、浸沒式物鏡、穿鏡二次電子探測器、模擬背散射、E×B和電子束減速等新技術的應用，極大地提高了掃描電鏡的性能，場發(fā)射掃描電鏡已經(jīng)成為各類分析測試實驗室的儀器。
本書系統(tǒng)地論述了掃描電鏡基礎理論、掃描電鏡的結構和成像原理，通過實操案例詳細地介紹了掃描電鏡的調試和參數(shù)選擇，重點介紹了樣品制備及場發(fā)射掃描電鏡在生物、環(huán)境和材料領域中的應用。
本書適合材料、化學、生物、微電子、半導體和環(huán)境等領域的科研院所和高校相關專業(yè)師生閱讀，可為相關行業(yè)研究人員和從業(yè)者提供有益參考。
1.本科生、研究生進入實驗室的指導書。
2.場發(fā)射掃描電鏡理論全梳理，適合剛開始接觸掃描電鏡的實驗室新人。
3.這本書里有老師傅才懂的掃描電鏡制樣技巧，涵蓋顆粒物樣品、表面樣品和界面樣品的制備。
4.一線研究人員三十余年工作經(jīng)驗的總結，手把手教你納米顆粒、磁性材料等樣品圖像的分析。
李永良
北京師范大學分析測試中心副研究員，1988年入職北京師范大學分析測試中心電鏡室，負責管理日立X-650掃描電鏡和H-600透射電鏡。2005年開始管理日立S-4800冷場發(fā)射掃描電鏡，2009年開始管理賽默飛TF-20場發(fā)射透射電鏡。從事電子顯微鏡的教學和測試工作30余年，對電子顯微鏡有著深刻的理解。在國內外期刊上合作發(fā)表論文150余篇，其中第 一作者論文38篇。
徐馳
北京師范大學核科學與技術學院講師、碩士生導師，兼任北京師范大學分析測試中心透射電子顯微鏡主管工程師。中國核學會射線束技術分會理事。2015—2018年于美國阿貢國家實驗室核能工程系聯(lián)合培養(yǎng)，2018年于美國佛羅里達大學材料科學與工程學部獲哲學博士學位。長期從事以掃描電鏡、透射電鏡、三維原子探針、同步輻射X射線原位分析等技術為主的科學研究。主要研究方向為金屬材料輻照損傷、極端環(huán)境材料腐蝕機理，以及液相等離子體氧化技術應用。
李文雄
2005年進入電子顯微鏡行業(yè)，曾任職于基恩士（中國）有限公司，后擔任蔡司顯微鏡事業(yè)部華南區(qū)經(jīng)理。曾任日立科學收器（北京）有限公司北京辦事處總經(jīng)理，現(xiàn)任日立科學儀器（北京）有限公司成都分公司總經(jīng)理。從業(yè)以來，努力將碎片化的銷售和管理經(jīng)驗進行系統(tǒng)化梳理。中國人民大學商學院碩士，中國人民大學北京校友會副秘書長，中國人民大學西南校友會副會長。
張月明
2017年畢業(yè)于鋼鐵研究總院，師從李衛(wèi)院士，研究領域為稀土永磁材料。畢業(yè)同年進入電子顯微分析行業(yè)，曾任職于儀器信息網(wǎng)，對中國科學儀器全行業(yè)發(fā)展情況有所涉獵，數(shù)年來一直致力于電子顯微鏡的推廣工作，對電子顯微鏡在金屬及磁性材料領域的應用有獨到見解，現(xiàn)任職于日立科學儀器（北京）有限公司。
第 1 章 掃描電鏡基礎理論 1
1.1 電子束與物質的相互作用 1
1.1.1 電子束成像 1
1.1.2 電子束照射樣品 2
1.1.3 彈性散射 4
1.1.4 非彈性散射 6
1.1.5 電子束與物質相互作用體積的估算 9
1.2 背散射電子的產(chǎn)生與性質 11
1.2.1 背散射電子的來源 11
1.2.2 影響背散射電子信號的因素 11
1.2.3 背散射電子的分布 15
1.3 二次電子的產(chǎn)生與性質 20
1.3.1 二次電子的來源 20
1.3.2 二次電子的能量分布 20
1.3.3 二次電子的逸出深度 22
1.3.4 二次電子產(chǎn)額與原子序數(shù)的關系 23
1.3.5 二次電子產(chǎn)額與樣品傾轉角的關系 24
1.3.6 二次電子產(chǎn)額與入射電子束能量的關系 25
1.3.7 二次電子的角分布 27
1.3.8 二次電子的空間分布特性 28
1.4 特征 X 射線的產(chǎn)生與性質 30
1.4.1 特征 X 射線產(chǎn)生原理 30
1.4.2 熒光產(chǎn)額 33
1.4.3 特征 X 射線族 34
1.4.4 特征 X 射線的命名 35
1.4.5 特征 X 射線強度 36
1.5 連續(xù) X 射線的產(chǎn)生與性質 39
1.5.1 韌致輻射強度 40
1.5.2 X 射線的完整能譜 41
1.5.3 產(chǎn)生 X 射線的電子射程范圍 42
第 2 章 掃描電鏡的結構和成像原理 44
2.1 掃描電鏡的結構 44
2.1.1 電子光學系統(tǒng) 44
2.1.2 信號收集系統(tǒng) 49
2.1.3 圖像顯示系統(tǒng) 49
2.1.4 真空系統(tǒng) 50
2.1.5 電源供給系統(tǒng) 50
2.2 掃描電鏡探測器 50
2.2.1 背散射電子和二次電子的特性 50
2.2.2 背散射電子探測器 52
2.2.3 二次電子探測器 55
2.2.4 樣品本身作為探測器 62
2.2.5 探測器參數(shù) 63
2.3 掃描電鏡圖像形成原理 66
2.3.1 通過掃描創(chuàng)建圖像 66
2.3.2 分辨率 69
2.3.3 放大倍數(shù)、圖像尺寸和標尺 71
2.4 掃描電鏡圖像 72
2.4.1 背散射電子像 72
2.4.2 二次電子像 75
2.4.3 掃描電鏡圖像校準 79
2.5 電子束參數(shù) 80
2.5.1 電子束能量 81
2.5.2 電子束束斑直徑 83
2.5.3 電子束束流強度和束流密度 84
2.5.4 電子束會聚角 84
2.5.5 電子束立體角 86
2.5.6 電子束亮度 88
2.5.7 聚焦狀態(tài)與工作距離 90
2.6 掃描電鏡的成像模式 91
2.6.1 高景深模式 91
2.6.2 高束流模式 94
2.6.3 高分辨率模式 95
2.6.4 低加速電壓模式 98
第 3 章 掃描電鏡的調試和參數(shù)選擇 101
3.1 掃描電鏡調試 101
3.1.1 機械對中 101
3.1.2 電磁對中 102
3.1.3 像散校正 103
3.2 工作參數(shù)選擇 107
3.2.1 探測器 108
3.2.2 模擬背散射 111
3.2.3 加速電壓 118
3.2.4 減速模式 121
3.2.5 工作距離 124
3.3 掃描電鏡圖像缺陷 128
3.3.1 圖像散焦 128
3.3.2 荷電 129
3.3.3 輻照損傷 141
3.3.4 莫爾干涉條紋 143
3.3.5 樣品污損 144
第 4 章 掃描電鏡樣品制備 146
4.1 粉末樣品的制備 148
4.1.1 超聲分散法 148
4.1.2 直接分散法 151
4.2 截面樣品的制備 151
4.2.1 截面樣品臺 152
4.2.2 硅片上沉積膜的截面樣品制備 153
4.2.3 玻璃片上沉積膜的截面樣品制備 155
4.2.4 金屬薄片基底上沉積膜的截面樣品制備 157
4.2.5 鋰電池正負極材料的截面樣品制備 159
4.2.6 厚膜截面樣品制備 161
4.2.7 陶瓷微球截面樣品制備 163
4.2.8 軟膜截面樣品制備 164
4.3 磁性材料樣品的制備 166
4.4 生物樣品的制備 168
4.5 噴鍍導電涂層 169
4.6 樣品清洗 170
第 5 章 場發(fā)射掃描電鏡在生物、環(huán)境和材料領域中的應用 174
5.1 在植物花粉研究中的應用 174
5.1.1 樣品制備 175
5.1.2 掃描電鏡參數(shù)選擇 175
5.1.3 幾種植物花粉的形貌 177
5.2 在納米材料研究中的應用 178
5.2.1 樣品制備 178
5.2.2 納米 ZnO 179
5.2.3 納米 TiO2 182
5.2.4 納米 PbS184
5.2.5 其他納米化合物 186
5.3 在 PM2.5 顆粒物研究中的應用 188
5.4 在建筑材料研究中的應用 192
5.5 在沉積膜研究中的應用 196
5.5.1 Fe 和 Al2O3 多層膜 196
5.5.2 光學元件 199
5.5.3 TiAlSiN 膜 202
5.6 在磁性粉末研究中的應用 204
5.7 在納米催化劑研究中的應用 206
參考閱讀 210
附錄 書中符號說明 211
后記 213
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