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如何進行 SEM 圖像的定量測量?

日期:2025-05-29

在掃描電子顯微鏡(SEM)中進行圖像的定量測量,關鍵在于圖像已正確標定、設備設置精確,以及測量方法規范。下面是完整的步驟和注意事項:

一、前提條件:圖像須已校準倍率和比例尺

定量測量前,確保:

SEM 已校準倍率(Magnification Calibration);

圖像上 比例尺(Scale Bar)是準確的;

不同加速電壓、工作距離、放大倍率下的畸變已最小化。

二、基本測量項目

SEM 圖像中常見的定量測量包括:

線性尺寸:如粒徑、厚度、孔徑、縫隙等;

面積與輪廓:顆粒覆蓋率、孔洞面積;

角度:晶體邊界夾角、微結構方向;

形貌統計:粒徑分布、密度等。

三、常見測量方法

1. 使用 SEM 自帶的軟件

多數掃描電鏡軟件(如 ZEISS SmartSEM、Hitachi SEM Viewer、TESCAN Essence 等)提供內建測量工具:

直接在圖像上點擊兩點,系統自動按比例尺計算距離;

可設置多種單位(如 nm、μm);

支持導出測量結果和圖像截圖。

注意:確保使用的是已保存 原始像素大小和元數據 的圖像。

2. 使用圖像分析軟件

導出圖像后可在外部圖像處理軟件中進行分析:

常用軟件:

ImageJ / FIJI:免費、開源,功能強大;

Photoshop / GIMP:適合簡單標注,但不適合高精度測量;

Igor Pro / Origin:適合科研用戶,處理統計和圖形表達。

ImageJ 中的測量流程:

打開圖像;

使用已知比例尺標定(Analyze > Set Scale);

選擇測量工具(直線、面積、角度);

測量并記錄值(Analyze > Measure);

可批量統計多個顆粒、導出結果。

四、避免誤差的關鍵點

樣品須處于聚焦狀態,否則圖像拉伸失真;

使用 適當的工作距離(WD)和加速電壓,避免邊緣效應;

圖像須未縮放(即以原始分辨率保存);

盡量避免在邊緣區域測量(因畸變概率更大);

對非平面樣品,需考慮傾斜角和景深影響;

進行定量前建議使用已知尺寸標準樣品進行一次驗證。


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作者:澤攸科技


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