電子顯微學中的辯證法：掃描電鏡的操作與分析

本書以自然辯證法的三大規律為指導思想來論述掃描電鏡的基本原理，通過充分且翔實的實例向讀者介紹掃描電鏡的基本操作規程、測試條件的合理選擇、疑難問題的成因和合適的應對策略。此外，本書還就測試過程中出現的各種表像，通過改變測試條件，對其進行細緻且深入的分析，説明讀者系統地認識掃描電鏡，正確掌握掃描電鏡的操作技巧和分析問題、解決問題的方法。

本書在理論探討上力求簡單明瞭，在實戰操作上做到翔實充分，適合各大院校、科研院所相關專業的學生，相關企業的研發人員，以及掃描電鏡領域的從業人員參考閱讀。

第1章　掃描電鏡的定義及其工作原理 1
1．1　掃描電鏡的定義 1
1．1．1　顯微鏡與電子顯微鏡 1
1．1．2　掃描電鏡與透射電鏡 2
1．2　掃描電鏡的組成及其工作原理 5
1．2．1　掃描電鏡的結構及功能 6
1．2．2　掃描電鏡的工作原理 27

第2章　掃描電鏡的相關理論知識 29
2．1 掃描電鏡的資訊源 29
2．1．1　物質的組成 30
2．1．2　高能電子束對樣品資訊的激發 32
2．2 放大倍率 40
2．3 分辨力 42
2．4 掃描電鏡的圖像襯度和表面形貌像的形成 46
2．4．1　形貌襯度 47
2．4．2　二次電子襯度和邊緣效應 58
2．4．3　電位襯度 62
2．4．4　Z 襯度 65
2．4．5　晶粒取向襯度 69
2．5　掃描電鏡圖像的清晰度和辨析度 71
2．5．1　圖像襯度與清晰度的關係 73
2．5．2　圖像的放大倍率與辨析度的關係 75
2．5．3　圖像的放大倍率與清晰度的關係 75
2．5．4　圖像辨析度與清晰度的辯證關係 77
2．5．5　實例的展示及探討 79
2．5．6　總結 86

第3章　掃描電鏡測試面臨的幾個問題 89
3．1　樣品的荷電現象 89
3．1．1　荷電現象的成因 91
3．1．2　荷電現象的 3 種表現形式 94
3．1．3　加速電壓和束流強度對樣品荷電現象的影響 99
3．1．4　如何應對樣品的荷電現象 105
3．1．5　總結 114
3．2　樣品熱損傷的成因及應對方法 116
3．2．1　樣品熱損傷的成因 116
3．2．2　如何應對樣品熱損傷 120
3．3　磁性材料的測試方案 123
3．3．1　什麼是磁性材料 124
3．3．2　電磁透鏡對各種磁性材料的影響 126
3．3．3　如何判斷樣品的磁特性 128
3．3．4　如何對磁性較強的樣品進行測試 129
3．3．5　使用半內透鏡物鏡測試磁性樣品的實例 130
3．3．6　總結 131
3．4　碳污染及其應對 133
3．4．1　碳污染的成因 133
3．4．2　碳污染的應對 134

第4章　掃描電鏡的操作要領及測試條件的選擇 139
4．1　掃描電鏡的操作要領 139
4．1．1　對中 139
4．1．2　消像散 141
4．1．3　對焦 142
4．1．4　調整亮度和對比度 142
4．1．5　調整位置的選擇 144
4．2　掃描電鏡工作距離和探頭的選擇 145
4．2．1　工作距離和探頭的選擇與形貌襯度的形成 146
4．2．2　不同工作距離與探頭組合的優缺點 160
4．2．3　不同工作距離與探頭組合的成像結果對比 161
4．3　掃描電鏡的加速電壓與束流強度的選擇 175
4．3．1　加速電壓與分辨力的關係 176
4．3．2　加速電壓與樣品中資訊分佈的關係 178
4．3．3　加速電壓對形貌像荷電現象的影響 181
4．3．4　束流強度的選擇 182
4．3．5　電子槍本征亮度對加速電壓和束流強度選擇的影響 186

附錄　本書中與掃描電鏡相關的概念及其說明 189
後記193

林中清

1987年入職安徽大學現代實驗技術中心，從事掃描電鏡管理及測試工作。1989年開始管理中科院上海光學精密機械的DX-10掃描電鏡，2009年開始管理日立S-4800冷場發射掃描電鏡。

長期的掃描電鏡操作經歷，讓他逐漸形成對掃描電鏡的新認識，建立起特有的理論體系，並在大量的實踐中，發現新的測試現象。此外，他還能夠對複雜樣品的測試提供相應的解決方案，逐步在業界建立起聲望。

2011年在利用Photoshop對掃描電鏡圖片進行偽彩處理方面取得一些成績，他的顯微攝影作品分別被《中國衛生影像》《科學畫報》《中國國家地理》等雜誌收錄，並在顯微攝影大賽中多次獲獎。

李文雄

2005年進入電子顯微鏡行業，曾任職於基恩士，後擔任蔡司顯微鏡華南區經理，與中山大學、華南理工大學、廈門大學建立了良好的合作關係。現任日立科學儀器（北京）有限公司北京辦事處總經理。從業以來，努力將碎片化的管理經驗進行系統化梳理，現就讀于中國人民大學商學院EMBA，擔任中國人民大學商學院EMBA北京校友會副秘書長。

張希文

2012年加入日立高新先端分析裝置部，負責日立電子顯微鏡的售後服務工作，並于同年被派往日立電子顯微鏡生產工廠學習。先後負責日立電子顯微鏡的售後、售前技術支援工作。任職期間為國內電鏡從業者提供多次現場培訓，幫助從業者提升專業知識，並獲得多種產品的維修技術認證。此外，還開拓了聚焦離子束電鏡等新型號產品的市場，並獲得公司本部長獎項。