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如何进行 SEM 图像的定量测量?

日期:2025-05-29

在扫描电子显微镜(SEM)中进行图像的定量测量,关键在于图像已正确标定、设备设置精确,以及测量方法规范。下面是完整的步骤和注意事项:

一、前提条件:图像须已校准倍率和比例尺

定量测量前,确保:

SEM 已校准倍率(Magnification Calibration);

图像上 比例尺(Scale Bar)是准确的;

不同加速电压、工作距离、放大倍率下的畸变已最小化。

二、基本测量项目

SEM 图像中常见的定量测量包括:

线性尺寸:如粒径、厚度、孔径、缝隙等;

面积与轮廓:颗粒覆盖率、孔洞面积;

角度:晶体边界夹角、微结构方向;

形貌统计:粒径分布、密度等。

三、常见测量方法

1. 使用 SEM 自带的软件

多数扫描电镜软件(如 ZEISS SmartSEM、Hitachi SEM Viewer、TESCAN Essence 等)提供内建测量工具:

直接在图像上点击两点,系统自动按比例尺计算距离;

可设置多种单位(如 nm、µm);

支持导出测量结果和图像截图。

注意:确保使用的是已保存 原始像素大小和元数据 的图像。

2. 使用图像分析软件

导出图像后可在外部图像处理软件中进行分析:

常用软件:

ImageJ / FIJI:免费、开源,功能强大;

Photoshop / GIMP:适合简单标注,但不适合高精度测量;

Igor Pro / Origin:适合科研用户,处理统计和图形表达。

ImageJ 中的测量流程:

打开图像;

使用已知比例尺标定(Analyze > Set Scale);

选择测量工具(直线、面积、角度);

测量并记录值(Analyze > Measure);

可批量统计多个颗粒、导出结果。

四、避免误差的关键点

样品须处于聚焦状态,否则图像拉伸失真;

使用 适当的工作距离(WD)和加速电压,避免边缘效应;

图像须未缩放(即以原始分辨率保存);

尽量避免在边缘区域测量(因畸变概率更大);

对非平面样品,需考虑倾斜角和景深影响;

进行定量前建议使用已知尺寸标准样品进行一次验证。


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作者:泽攸科技