扫描电镜在金属材料检测中的应用探讨

韦佳辰

摘 要 在对金属新材料及工程的勘探研究中，扫描电子显微镜起了很大的作用，分析功能多种多样，并且具有智能化。随着科学技术水平的不断发展和进步，各个行业和领域对检测技术水平有了一定的要求，扫描电镜在检测过程中要充分的发挥自身的优势，要进一步的对扫描电镜进行研究。在此背景下，文章针对扫描电镜在金属材料检测中的应用进行了分析和探讨。

关键词 金属材料;检测分析;扫描电镜;应用

引言

在对金属材料进行研究和分析时，扫描电子显微镜起着重要的作用。电子显微镜的官方产品是由英国剑桥科学仪器公司开发的，如今扫描电镜能够配合能谱仪、波谱仪等配件进行使用。扫描电子显微镜与电脑图像显示及软件分析相结合，可以很好地观察样品的宏观及微观形式，并且进行相应的定性及定量分析，所以它能够很好地把形貌与元素进行对应，因此在对材料进行研究和分析时，扫描电镜是一种非常有效的设备[1]。

1扫描电镜的原理

扫描电子显微镜结合电子光学、真空和最新的电脑控制技术。在具体工作过程中使用二次电子或者是背散射电子进行成像，基于扫描电子显微镜，开发出了宏观断口学以及显微断口学。电子光学的一部分是聚光镜和物镜构成的。释放电子时使用的是电子枪，电子的交叉点可以作为电子源使用，在第二次电容器和物镜的作用下形成一定量的能量和束流强度。在特定的扫描过程中，会在扫描线圈的作用下进行网格扫描，并通过入射电子和试样的相互作用获得二次电子，以及背散射电子等信息。上述信息的二维强度是会发生变化的，这主要是因为其受到了试样表面特征的影响，收集到的信息可以转换成特定的视频信号，反映样品表面状态的图片是通过图像管的动机扫描获得的[2]。

2现代扫描电镜的发展

（1）低电压扫描电镜。在对电子束流进行加速时，电压如果在1kV左右，那么就成为低点呀。在此情况下，如果非导体样本没有经过导电处理，就可以减少充电效果，与此同时，试样所受到的辐照损伤也会减小，并且还会收到很多二次电子的信息，这时图像信息的敏感度就会提高，并且也提高了边缘效果，对半导体及非导体的分析也会更有帮助。物镜的球像差随加速电压的减少而增加，此时图像的分辨率就会受到一定的影响，这也是低电压工作模式的不足之处。

（2）低真空扫描电镜。在解决不导电试样分析时，低真空是一种分析模式。在此过程中会在一级压差光栏的作用下实现两级真空。在此过程中，电子束的发射靠的是电子室，电子束聚焦靠的是镜筒，要确保上述两个部位处于高真空状态，在具体工作时要使用机械泵以及扩散泵来协助。样品室的真空状态要求不是太高，在高空状态下进行工作时，机械泵能够有效地在样品室中进行工作。聚焦电子束会进入到低真空样品室中，并且在空气分子的作用下会发生电离现象，与此同时，在附加电场的作用下，非导体表面的充电现象会有所消除，这样在自然状态下就有利于对非导体进行观察，在对陶瓷、生物以及化工等材料进行研究和分析时，该方法起着重要的作用。

（3）环境扫描电镜。上面提到的扫描电镜样品室的真空压力是400。随着科学和技术的不断发展，一些制造企业形成了这种低真空压力达到2600的情况。所以样本可以融入更多的分子，此时可以向样品室注入水蒸气或者是混合气体，与高温或低温样品站结合，可模拟样品周围的环境，然后在扫描电镜的作用下，能够很好地反映出环境条件下试样的变化[3]。

3在对金属材料进行检测时，扫描电镜的具体应用

（1）微观组织观察。在对常规组织进行观察时，可以使用光学显微镜，在这个过程中可以看到分布比率，但是光学显微镜的倍率是有一定限度的，所以对片层结构、针状结构等很难观察。而扫描电镜能够更大范围的对倍数进行放大，并且可以做到连续可调，这样就能够对显微组织和宏观形貌进行有效的观察。在对珠光体组织进行观察时，为了得到其片层间距的大小，可以对珠光体片层结构进行放大，然后再利用相关软件，每层之间的距离进行计算。

（2）点扫描。夹杂物的种类随着施工工艺的不断改进和完善出现了多样性的特征，在光学显微镜下，存在不清楚的夹杂物类型，具有能量光谱仪的扫描电子显微镜对其进行观察时，可以明确夹杂物的化学组成和含量。在具体觀察过程中，可以对夹杂物的二次电子成像以及化学元素等进行分析，X70管线钢的非金属介物的一个扫描，所示杂物由镁、铝、钙和硅酸盐组成。夹杂物在断口形貌上扫描的图像，通过能量光谱得出分析结果，夹杂物是Al2O3和MnS的化合物，其直径相对较小，很可能是炼钢过程中夹杂的，几乎不会影响材料的可塑性。当一个大的夹杂物出现在断口上时，那么很可能会导致材料的断裂[4]。

（3）断口分析。在扫描电子显微镜下，景深是可控制的性能指数，可以聚焦高低不均匀的标本。由于景深比较大，所以能够很好地对实验断口以及现场失效断口等进行分析，在此过程中不需要对端口试样进行破坏或者是制样等，这也是扫描电镜所具有的使用优势。

4结束语

由以上可知，扫描电镜（SEM）是比较常用的一种材料分析手段，并且它具有很大的使用优势，所以有关部门要重视对其进行研究和应用。

参考文献

[1] 傅俊超，李莉萍，李艳.扫描电镜在金属材料检测中的应用[J].建筑工程技术与设计，2019（6）：4531.

[2] 张丽娟.扫描电镜在金属材料检测中的应用分析[J].建筑工程技术与设计，2019（22）：3698.

[3] 赫涛，周渊名，唐亮.扫描电镜在金属材料检测中的应用[J].商品与质量，2017（2）：190-191.

[4] 寇沙沙，李智丽，靳燕.扫描电镜在金属材料检测中的应用[J].包钢科技，2016，42（1）：42-46.