隨著電子源、掃描以及圖像采集和處理系統(tǒng)等的發(fā)展，掃描電鏡已成為紡織、生物學、醫(yī)學、冶金、機械加工、材料、半導體制造、微電路檢查，甚至月球巖石樣品分析等領域的主要研究手段。可以說，掃描電鏡的未來有著廣闊的發(fā)展與應用前景。同時它還在向復合型方向發(fā)展，即和X射線能譜分析技術進行結合，成為研究分析物品表面結構與微區(qū)化學成分的Z有效的工具。

掃描電鏡的原理

　　掃描電鏡適用于表面形貌觀察，特別是粗糙表面的觀察和分析，圖像富有立體感、真實感、易于識別和解釋。放大倍數(shù)范圍大，一般為50～20000倍，對于相組成的非均勻材料便于低倍下的普查和高倍下的觀察分析。它具有相當?shù)姆直媛?，可達2～6nm。

　　掃描電鏡主要是利用二次電子成像，由聚光鏡和物鏡構成的電子光學系統(tǒng)，把電子槍發(fā)射出來的電子聚集成為一束極細的電子束，并聚焦于樣品的表面，同時按順序對樣品表面進行逐行掃描。用檢測器收集從樣品表面發(fā)射出來的二次電子，經(jīng)視頻放大形成圖像信號，再經(jīng)顯像管顯示。所獲得的圖像可以直接進行觀察，也可以照相或者存儲記錄，它還可對試樣進行成分、晶格、陰極發(fā)光、感應電導等多方面分析。

掃描電鏡在紡織材料中的應用

　　1、纖維表面形貌觀察和元素成分分析

　　纖維材料的表面物理形態(tài)和化學結構是決定材料性能的基本因素，也是影響纖維材料的表面的摩擦性能、光學性能、吸水性和生物相容性等性能的主要因素。用掃描電鏡觀察、分析纖維表面形貌特征。

　　樣品噴金后可直接放入樣品室進行觀察。根據(jù)纖維的微觀結構不同，即細度不同，鱗片不同等形態(tài)特征區(qū)分各種纖維，同時纖維表面的各種元素產生具有不同能量的特征X射線，分析這些X射線的能量就可知道組成的元素，可看出各種纖維微量元素成分的差別，從這兩方面對纖維進行種屬鑒定和纖維鑒別，在鑒別基礎上可通過熒光屏準確地測定各類纖維的直徑和根數(shù)，得出各類纖維的定量分析。還可應用電鏡觀察織物結構特征、紗線中纖維排列形態(tài)、纖維徑向分布等項目來分析紗線的物理機械性質、耐磨、染色性能。

　　2、紡織材料失效分析

　　紡織材料失效分析主要包括磨損、腐蝕和斷口分析，利用掃描電鏡主要對磨損表面及磨損產物等進行分析，磨損、腐蝕的表面攜帶了Z主要的信息，可利用掃描電鏡結合能譜儀進行表面形貌分析和微區(qū)成分定性、半定量分析，可以優(yōu)先了解腐蝕的因素(如夾雜物類型、材料缺陷等)，由此鑒別材料失效的形成原因;利用掃描電鏡觀察、分析材料的斷口特征，對斷裂機理分析歸類，明確斷裂類型，其次是對裂紋源位置和擴展方向的判定，可根據(jù)斷口學原理判斷斷裂性質，追溯斷裂原因，調查斷裂是跟原材料質量有關還是跟后續(xù)加工或使用情況有關等等。減少缺陷數(shù)目和尺寸，改善織物性能。

　　3、超微尺寸材料的研究

　　掃描電鏡可以在比微米尺寸更小的范圍內獲得高倍率、立體感強、直觀的二次電子圖像。納米材料又稱為超微顆粒材料，由納米粒子組成，一般是指尺寸在1～100nm間的粒子。應用在紡織品上具有拒水、拒油、防靜電、防污、KJ、柔軟等功能。通過掃描電鏡，可以較直觀地觀察到超微納米材料的表面形貌，可以看到納米結構、看出顆粒的均勻度，也可以用這種方法來改變顆粒的孔分布，解決顆粒的團聚問題等。而研發(fā)功能性紡織材料是未來發(fā)展趨勢，所以掃描電鏡的作用在這個領域會越來越突顯出來。

　　4、表面整理劑研究

　　使用各種表面整理劑可以提高織物的耐磨、耐洗、抗皺、抗靜電、防水拒油等性能，對于它的研究也越來越重要。而在研究纖維的表面性能和表面結構，以及分析整理劑在纖維表面的結合狀態(tài)，研究它的分散情況與纖維性能之間的關系，探討特色整理劑的作用機理，以及開發(fā)新型整理劑等方面，掃描電鏡起著越來越重要的作用。尤其是能譜技術，它可以對整理劑處理過的纖維表面元素成分進行定性和半定量分析，給出該元素濃度分布的掃描圖像，并對其中所含元素濃度進行定量分析。

　　5、表面改性處理的研究

　　表面改性處理的手段主要包括化學氧化法、低溫等離子體改性、輻射接枝法等。經(jīng)過改性處理的纖維可用掃描電鏡和能譜儀來觀察其微觀結構組成以及表面化學成分、濃度分布，這樣就可以用它測定紗線接觸表面上的沉積物以及由于磨損、刻蝕、沉淀、輻射等而導致的表面性質的變化。還可以為評定材料表面性質的專家提供相關的技術支持。對研究改性的生產工藝，開發(fā)新用途都具有重要的意義。

　　6、顯微組織研究

　　在掃描電鏡的高倍觀察條件下，材料的顯微組織十分清晰。可用來觀察纖維的孔洞結構，分析不同的孔洞結構與纖維性能之間的關系?；蛟诙嘞嘟Y構材料中，特別是在某些共晶材料和復合材料的顯微組織和分析方面，由于可以借助于掃描電鏡景深大的特點，所以完全可以采用深浸蝕的方法，把基體相溶去一定的深度，使得欲觀察和研究的相顯露出來，這樣就可以在掃描電鏡下觀察到該相的三維立體的形態(tài)，這是光學顯微鏡和透射電鏡無法做到的。

　　7、斷裂過程的動態(tài)研究

　　掃描電鏡的大場深和大視場可清晰顯示纖維斷裂的三維形貌，而在較高放大倍數(shù)下又能觀察斷裂面局部區(qū)域的微細結構，這種圖像有助于研究裂縫的產生、發(fā)展以及尋找裂縫源。有的型號的掃描電鏡帶有較大拉力的拉伸臺裝置，這就為研究纖維斷裂過程的動態(tài)過程提供了很大的方便?？捎脕硌芯坷w維的機械力學性能等。在試樣拉伸的同時既可以直接觀察裂紋的萌生及擴展與纖維顯微組織之間的關系，又可以連續(xù)記錄下來，為紡織材料研究提供Z直接的證據(jù)。