说明：本文详细介绍了五种主流电镜测试技术（SEM、TEM、ESEM、EDS、EBSD）的原理、特点、测试项目与样品要求、典型应用场景，展示了这些技术的强大应用价值，为相关研究提供了有力工具。
扫描电子显微镜（SEM）是用细聚焦的电子束轰击样品表面，通过电子与样品相互作用产生的二次电子、背散射电子等对样品表面或断口形貌进行观察和分析。
特点：高分辨率；景深大，立体感强；放大倍率范围广；样品适应性大，可直接观察起伏较大的粗糙表面；制样过程简单；电子束对样品的损伤、污染小。
测试项目与样品要求：SEM 的测试项目围绕 “形貌观察” 和 “成分 / 结构分析” 展开，基础项目适用于所有 SEM，部分项目需搭配专用附件实现。
典型应用场景：金属、陶瓷、塑料、PCB 断口形貌；锂电正负极、药粉、金属粉表征；纳米线、量子点、2D 材料直径/长度和元素分布、异质结界面等。
原位SEM纳米压痕技术研究高泡沫状碳纳米管的压缩变形。（a）应变20%，（b）应变60%，（c）应变90%，（d）卸载后。DOI：10.1021/am101262g
透射电子显微镜（TEM）是以波长极短的电子束作为照明源，用电磁透镜聚焦成像的一种高分辨、高放大倍数的电子光学仪器。
特点：图像分辨率高；获得的信息立体丰富；微观且直观；可同时进行结构和成分分析。
测试项目与样品要求：TEM 的测试项目围绕 “结构分析” 和 “成分表征” 展开，部分项目需搭配专用附件，可实现从宏观形貌到原子结构的多尺度分析。
典型应用场景：观察纳米颗粒的尺寸、形貌、分散性及内部结构；通过HRTEM观察材料的原子排列，识别晶体缺陷；分析复合材料的界面结合状态。
环境扫描电子显微镜（ESEM）是一种可在低真空或含水气氛中直接成像的扫描电镜，无需传统高真空和导电制样，就能观察非导电、含水、易放气或热敏样品。
其核心是在镜筒与样品室间设置压差光阑，允许样品室保持高达2600 Pa的水蒸气或惰性气体，同时利用气体放大原理探测二次电子，实现“近自然状态”下的高分辨形貌与成分分析。
ESEM结构原理图与级联放大机制。DOI: 10.1002/smtd.201900588
特点：环境适应性强；无需复杂样品制备；高分辨率成像；多种信号探测。
测试项目与样品要求：环境扫描电子显微镜的测试项目主要围绕微观形貌观察与成分分析，样品要求则核心是适配其低真空和环境可控的特点。
典型应用场景：观察未脱水的植物叶片、动物内脏组织；分析药物粉末、催化剂粉末的原始粒径与分散性；观察水凝胶、气凝胶的多孔结构；观察纤维增强复合材料的界面结合状态。
生物样品的ESEM图像。(a) 鸡蛋壳表面胶体层；(b) 蜘蛛丝干湿结构变化；(c) 细胞在纳米线阵列上的捕获；(d) 生猪肉肌肉横截面。DOI: 10.1002/smtd.201900588
能量色散X射线谱（EDS）结合电镜是SEM、TEM、EMPA的重要配件，承担样品元素定性和定量的工作。可分为点分析、线扫描及面扫描三种，常用点分析的方法。
EDS点分析是利用一束聚焦到很细且被加速到5~30Kev的电子束，轰击用显微镜选定的待分析样品上的某个“点”，利用高能电子与固体物质相互作用时所激发出的特征X射线波长和强度的不同，来确定分析区域中的化学成分。
轰击试样表面的入射电子数等于离开试样的电子（二次电子、背散射电子等）数的状态。
特点：分析与成像同步；元素分析范围广；分析速度快、空间分辨率高。
测试项目与样品要求：EDS 的测试项目围绕 “元素识别与定量” 展开，样品要求需同时适配电镜（SEM/TEM）和 EDS 的分析特性。
典型应用场景：观察金属断口形貌，同时分析断口处是否存在杂质元素，判断杂质是否导致断裂；分析纤维增强复合材料的界面区域，观察基体与纤维的元素扩散范围，评估界面结合性能。
电池负极材料的微观结构与元素分布。(b) 高倍TEM图像及对应的EDS元素分布图。DOI：10.1016/j.mser.2025.100945
电子背散射衍射（EBSD）装配在SEM上使用的一种显微表征技术，电镜中电子束作用于样品表面，会激发非弹性背散射电子，并形成衍射菊池带。基于对菊池带的的分析，从而确定晶体结构、取向等相关信息。
特点：结合晶粒形貌与晶体学取向；大面积取向成像；样品制备简便，数据获得快捷，统计性好；配以取向（极图）数据，可获得更多信息。
测试项目与样品要求：电子背散射衍射（EBSD）需与扫描电子显微镜（SEM）联用，测试项目围绕 “晶体学特征” 展开，样品要求则聚焦于 “保证衍射信号质量”。
典型应用场景：织构分析与加工工艺优化；晶粒细化与热处理效果评估；陶瓷材料烧结性能分析等。
本文源自微信公众号：材料有干货
原文标题：《五大电镜测试技术总结！SEM、TEM、ESEM、EDS、EBSD》
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/FtNelgXwQB14c5veWpNKQA
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