SPM(扫描探针显微?与SEM(扫描电子显微?相比，SEM历史更长且在各方面的发展已日渐成熟。而SPM正处在方兴未艾的发展之中，软?硬件不断开发升级，应用技术也在不断开拓。更重要的是，SPM并非是在溯寻SEM的发展历史，而是朝着一个崭新的方向在发展。虽然从名称上看二者类似，但从本质来讲，“扫描探针”与“扫描电子”既有类似之处，又有完全不同之处、/span>
本文通过观察常见的昆虫复眼为例来比较两种仪器，介绍SEM无法获得而SPM可以获得的高度分析结果。该昆虫复眼观察实例，也适用于其他各种材料的观察、测定、/span>
1. SPM与SEM的图像比辂/span>
? SPM像（?（/span>
图为蚂蚁复眼的三维图像。在准确测定各点高度基础上形成的三维图像，能够真实的反映出复眼表面的凹凸、/span>
SPM观察不到样品的颜色，通过模拟色彩来表示。可根据样品的情况添加颜色并区分使用、/span>
三维图像也可以根据高度处理结果，添加具有照明效果的阴影进行合成显示、/span>
与SEM图像相比，SPM图像保存后可以自由再处理，更适用于事后评价、/span>
?蚂蚁复眼的SPM像（合成三维图像（/span>
? SEM像（?（/span>
SEM像的优势在于图像具有边缘效应。SEM像的对比度，不是由高度引起的，而是由二次电子的产生量引起的，具有二维信息。因此，虽然不能读取该高度，但可以很清晰的观察到复眼、/span>
SEM像，保存后的图像处理受限。例如，倾斜样品的图像等，必须保存每个条件下的图像、/span>
与SPM相比，SEM在大视野及凹凸不平的大样品观察上具有一定的优势、/span>
? 苍蝇复眼的SEM僎/span>
2. 通过SPM进行断面形状观察与高度分枏/span>
利用SPM像所具有的三维图像信息分析复眼的形状。图3为凹凸像?），其图像中的分析线A—B的断面形状如?所示。断面图的纵向刻度是扩大3倍显示的。由图可知，复眼的高度为2.91μm（红线表示），宽度为16.0μm（绿线表示）、/span>
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| ? 凹凸像与分析线A—B |
? 断面图与高度分析 |
凹凸像（＊）：即Topography，通过图像右侧的色列与直方柱状图分析高度及其分布情况、/span>
3.复眼的粗糙度解析
SPM通过统计学方法分析复眼的粗糙度。很多人都会为了测定粗糙度而使用SPM，与触针式粗糙度计相比，不仅能测量线、面的微米粗糙度，更突出的优势在于能够准确测量纳米粗超度。通过对SPM三维信号的自动解析，一般情况下常用“平均粗糙度”与“最大粗糙度”等表示，如?所示、/span>
长度X?Y : 测定范围
Ra : 算术平均粗糙?br/> Rz : 最大粗糙度（高度）
Rzjis : JIS十点平均粗糙?br/> Rq : 几何平均值粗糙度
Rp : 最大峰高度
Rv : 最大谷深度
由此得出 Rp+Rv=Rz
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长度X 40.000﹙μm﹙br/> 长度Y 40.000﹙μm﹙br/> 面积 1600.000﹙μm?﹙br/> Ra 662.704﹙nm﹙br/> Rz 4.403﹙μm﹙br/> Rzjis 2.178﹙μm﹙br/> Rq 795.501﹙nm﹙br/> Rp 1.708﹙μm﹙br/> Rv 2.695﹙μm﹙/span> |
| 注：通常不会对蚂蚁复眼进行粗糙度分析、/span> |
? 蚂蚁复眼的粗糙度数据 |
4.通过SPM进行粒度分析
SPM的粒度分析软件，利用高度与面积数据从三维图像中提取图像轮廓，再从?0种特征量中选择需要的参数进行迅速的统计处理。这些特征量可以表格、统计图形式显示。本文中，选择了以?个特征量进行解析、br/> ①平均直 ②Z的最大 ③表面积 ④体?/span>
? 粒度分析软件提取图像
?在提取图像轮廓时，共提出14个粒子，软件自动删除了不完整的粒子，如图保留?个完整粒子（1?）、/span>
该软件可以同时高速解?000个以上的粒子，因此可以对纳米粒子进行解析、/span>
??个特征量的列表，其顺序与???相对应。由该结果可?号粒子的平均半径?.86μm，直径约?5.7μm，高度为2.95μm。高度约为直径的1/5，因此，算不上眼睛向外突出、/span>
| 编号 |
平均半径(μm) |
Z的最大?μm) |
表面?μm2) |
体积(μm3) |
| 1 |
7.856 |
2.948 |
262.2 |
315.8 |
| 2 |
7.456 |
2.871 |
256.1 |
257.2 |
| 3 |
7.656 |
2.876 |
242.8 |
295.0 |
| 4 |
7.578 |
2.765 |
235.7 |
276.3 |
? 粒度解析结果一览表
SPM带来的三维世界，不仅可以解决许多二维SEM不能解决的问题，而且所得图像可以自由的处理、活用，给研究者带来更多的希望、/span>
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