前言

掃描電鏡與能譜儀和波譜儀的組合是*近四十多年來發展起來的一種高效、實用，又幾乎是非破壞性的表面顯微分析設備。它類似於專業的電子探針分析儀，在微觀形貌觀察方面又勝過專業的電子探針分析儀，它不僅能用作高分辨力的微觀形貌觀察，也能夠對試樣表面的微區進行化學組分分析。它能夠分析的微區面積大可達平方毫米的量級，小可到平方微米的量級，圖像的幾何分辨力可以達到或優於納米級。此外，由於操作者可以選擇電子束的分析區域，掃描電鏡與能譜儀和波譜儀的組合分析不僅可檢測試樣的表面和基材的化學組分，而且更適合於檢測試樣中的夾雜物、鍍層的表面和橫截面、小污染斑的形貌，以及微觀尺寸的測量等。

由於電子顯微分析設備在微觀分析中有廣泛的用途和諸多優點，進入新世紀以來，隨著國民經濟和科研技術的快速發展，電子顯微分析設備已成為許多行業開展微觀物質形貌和化學組分分析的主要設備及重要手段。原中國電鏡學會理事、北京市電鏡學會理事長張德添教授在2009年就估計“全國目前能夠使用的各種電子顯微鏡大概有3500～4000臺，其中掃描電鏡約2500臺，其餘的是透射電子顯微鏡；在材料學領域擁有約3000臺，生物醫學領域擁有約1000臺，而且每年以超過100臺的數量增長，顯然電子顯微鏡在材料科學和生命科學領域已經成為不可缺少的工具”。如果張德添當年的估計是準確的，那麼到目前為止全國的電鏡總數應有4300～4800臺。*近這幾年每年全國新安裝的掃描電鏡、透射電鏡、電子探針分析儀和聚焦離子束等設備的擁有量上升很快，每年全國新安裝總臺數約200多臺。這些設備中除了一部分是替代淘汰的老舊設備之外，其餘為新增分析設備。*近這幾年，每年的新增量約有200臺。每年新加入電子顯微分析隊伍的人員也在不斷擴大，包括應用、培訓、安裝維修、維護管理和銷售人員，每年新加入這行業的人員近千人，加上目前在崗的技術人員，全國總共有上萬人的隊伍。若再加上各高校相關專業師生，科研院所和企業的測試、質檢和微觀失效分析等相關技術人員，全國總共有數萬人的隊伍。這些技術人員都需要有一些不同層次的顯微分析方面的專業參考書，以便能更好地掌握和了解這類分析設備的主要結構、工作原理、應用範圍和檢測能力，特別是對一些新技術和新功能的了解。

本書是作者器件可靠性物理及其應用技術***重點實驗室多年工作積累的基礎上撰寫完成的。為適應同行讀者的需要，在此基礎上，結合市場上新推出的掃描電鏡的一些新技術和新功能及近幾年舉辦的掃描電鏡和能譜儀原理與應用研討班的講稿進行了整理和充實。

本書以實用為主，突出實用性以盡可能適應不同專業和層次的讀者使用，書中盡量減少數學推導，在力求用文字闡明基本原理的基礎上，盡可能做到概念清楚、圖例明確，強調動手和解決實際問題的分析測試能力。但由於電子顯微分析技術發展迅速，更新換代日新月異，涉及的領域也比較廣，而本人的知識面有限，加上成書時間較倉促，對一些新技術的資料收集還未能齊全，書中難免會存有疏漏和謬誤，懇請諸位讀者和同行批評指正，以便再版時能得到糾正。希望本書能對步入電子顯微分析的新同行有所啟發，對有一定經驗的同行尤其是從器件失效分析、材料和質量檢測的人員能有所裨益，能成為一本理論聯繫實際的實用性參考書。

本書的編寫始於原主任餘松喬的關心和鼓勵，得到現主任恩雲飛的極力支持。在成書的過程中也得到重點實驗室諸多同仁的積極支持和幫忙，如在資料查詢、核對方面得到郝明明博士的鼎力相助；在計算機繪圖插畫方面得到肖慶中、雷志鋒和師謙等高工們的幫助和指點；在校準、審核的過程中得到郝明明、李曉倩、陳義強、方文嘯、李沙金和黎恩良等同仁的熱情幫助，他們提出了許多中肯的修改意見和寶貴的建議，在此一並表示衷心的感謝！

另外，為了便於論述和能更完整、有效地介紹相關設備的一些新技術原理和新穎的設計及一些比較典型的結構，書中有個別地方以相關生產廠家的某個型號、個別圖片和參數為例來作為學術上的討論、講解、示範之用，除此之外絕無其他目的。在這些列舉型號和圖例中曾得到HITACHI、FEI、ZEISS、JEOL、TESCAN、 KYKY等電鏡和EDAX、BRUKER、OXFORD、NORAN等能譜儀及相關電鏡附件生產廠家的大力支持，在此表示由衷的感謝！感謝這些生產廠家的大力支持和無私幫助，感謝他們為本書提供了部分精美圖片和一些新技術及新功能的參數等信息。

書中還有個別圖片是從同行好友或網絡上轉載而來的，有的是時間久了一時找不到出處，因而有極個別圖片暫時無法標注來源，在此非常感激原圖作者的創作精神和分享，若有熱心的讀者能發現原圖片的出處或者本書中存在的缺點和謬誤，誠懇地歡迎廣大讀者幫忙指正！**直接聯繫作者，以便再版能及時補上原文作者的名字或出處及修改謬誤。書中有的地方還選用了參考文獻中的個別圖表和照片，在此對這些圖表和照片的原作者再次表示感謝！

施明哲

2015年6月