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掃描電鏡主要用于樣品微區(qū)形貌、結構及成分的觀察和分析。具有高的分辨率 、良好的景深以及簡易的操作等優(yōu)點，使其在材料學 、物理學、化學、生物學、考古學、地礦學以及微電子工業(yè)等領域有廣泛的應用。
其中，在材料學領域的應用就有如下多種：
1、納米材料 掃描電鏡可直接觀察納米材料的結構，顆粒尺寸 、分布 、均勻度及團聚情況 ，結合能譜還能對納米材料的微區(qū)成分進行分析，確定納米材料的組成。納米材料的性質與其組成和表面形貌有很大的關系，利用掃描電鏡分析納米材料，可建立起納米材料種類、微觀形貌與宏觀性質之間的聯(lián)系，對于改進合成條件，制備出具有優(yōu)異性能的納米 材料有很重要的指導意義。
2、高分子材料 掃描電鏡可直接觀察高分子材料（如均聚物、共聚物及共混物）的粒、塊、纖維、膜片及其制品的微觀形貌，粉體顆粒及纖維等增強材料在母體中的分散情況。掃描電鏡還能觀察高分子材料在老化、疲勞、拉伸及扭轉等情形下斷口斷裂和擴散的情況，為分析斷裂的起因，斷裂方式及機理提供幫助 。
3、金屬材料 1）掃描電鏡可對金屬材料的微觀組織（如馬氏體，奧氏體，珠光體，鐵素體等）進行顯微結構及立體形態(tài)的分析。 2）掃描電鏡可對金屬材料表面的磨損、腐蝕以及形變（如多晶位錯和滑移等）進行分析；對金屬材料斷口形貌進行觀察，揭示斷裂機理（解理斷裂，準解理斷裂，韌窩斷裂，沿晶斷裂，疲勞斷裂）；對鋼鐵產品質量和缺陷分析（如氣泡，顯微裂紋及顯微縮孔）。
3）掃描電鏡結合能譜可以測定金屬及合金中各種元素的偏析，對金屬間化合物相、碳化物相、氮化物相及鈮化物相等進行觀察和成分鑒定；對鋼鐵組織中晶界處夾雜物或第二相觀察以及成分鑒定；對零部件的失效分析（如畸變失效，斷裂失效，磨損失效和腐蝕失效）以及失效件表面的析出物和腐蝕產物的鑒別 。此外，對于拋光后的金屬樣品，掃描電鏡結合EBSD可進一步對晶體結構進行解析。
4、陶瓷材料 掃描電鏡可對陶瓷材料的原料，成品的顯微結構及缺陷等進行分析，觀察陶瓷材料中的晶相，晶體大小，雜質，氣孔及孔隙分布情況，晶粒的取向以及晶粒的均勻度等情況。
5、生物材料 掃描電鏡可用于觀察生物活性鈦材料和生物陶瓷材料以及這些材料經過特殊處理后的表面形貌以及羥基磷灰石或細胞在這些材料表面的生長情況。此外，掃描電鏡還能用于觀察水凝膠的孔洞結構，膠原的纖維結構，人工骨的孔分布情況以及磁性生物顯影材料的尺度及包覆情況等，為改善合成工藝，制備性能優(yōu)異的生物材料提供了依據。
1、納米材料
3）掃描電鏡結合能譜可以測定金屬及合金中各種元素的偏析，對金屬間化合物相、碳化物相、氮化物相及鈮化物相等進行觀察和成分鑒定；對鋼鐵組織中晶界處夾雜物或第二相觀察以及成分鑒定；對零部件的失效分析（如畸變失效，斷裂失效，磨損失效和腐蝕失效）以及失效件表面的析出物和腐蝕產物的鑒別 。此外，對于拋光后的金屬樣品，掃描電鏡結合EBSD可進一步對晶體結構進行解析。
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