关键词：高分子材料特性测量标准物质
化工产品成分分析标准物质 地质矿产成分分析标准物质 食品成分分析标准物质 临床化学分析与药品成分分析标准物质
薄膜材料的组织形貌分析主要是观察薄膜材料的微观组织形貌，包括表面形貌、薄膜层间形貌、与基体结合界面和断口形貌及金相组织。观察的目的是了解薄膜材料的组织形态、界面的组织结构（如是否脱碳等）、缺陷、晶粒尺寸等。并通过进一步的分析，研究薄膜材料的生长机理、力学性能和物理性能。
薄膜材料的微观组织和形貌观察最简单的方法是用金相显微镜观察薄膜材料的表面形貌和金相组织，完整直观地了解薄膜的形貌特征，但由于金相显微镜受放大倍数的限制，只能用来测量较厚膜层的厚度和观察表面组织的概貌、大尺寸的晶粒和较大的缺陷。因此薄膜材料的组织形貌分析大多采用电子显微分析技术。
1 电子显微分析
“场发射”扫描电子显微镜（SEM，Scanning Electron Microscope）是利用细聚焦的电子束在样品表面逐点扫描，通过同步收集从样品表面所激发出的各种电子（主要为二次电子、背散射电子）信号来调制成像。扫描电镜二次电子像的分辨率可达一至几个纳米，放大倍数从几倍到五十万倍。扫描电镜的优点是景深大，薄膜材料表面有较大的凸凹不平时也能得到清晰的图像，用于观察薄膜材料的表面形貌和断口形貌非常方便，是薄膜材料微观组织形貌观察的重要手段。以CVD金刚石膜为例，对于分析金刚石膜的表面和横截面形貌，如金刚石颗粒大小、晶体小刻面（如{111}、{100}）择优取向、“菜花”状金刚石聚集体、金刚石生长螺线、金刚石刻面上显微孔隙、颗粒之间的空隙、表面粗糙度、膜断面的柱状晶生长方向及大小、膜厚度等观察，采用扫描电镜分析是最直接有效的方法。
扫描电子显微镜的样品制备非常简便，对于导电材料来说，除要求尺寸不得超过仪器的规定范围外，只要用导电胶将其粘贴在铜或铝制的样品座上，放入样品室即可进行分析。对于导电性差或绝缘的样品，则需要喷镀导电层。
透射电镜（TEM，Transmission Electron Microscope）是利用高聚焦的单色电子束轰击样品，通过一系列电磁透镜将穿过样品的电子信号放大来成像的电子光学仪器。透射电镜放大倍数可达几十万倍，分辨率一般在0.2～0.3nm，非常适合于研究和观察薄膜材料的微细组织形貌。例如，采用横截面（Cross section）样品的透射电镜观察（明场像或暗场相），可以得到清晰的生长方向上金刚石晶体的亚结构及缺陷类型、膜厚度、界面反应产物（或物相）、膜/基界面等微观结构的图像。若配用选区电子衍射（SADP）可以得知不同物相（尤其是界面物相）的晶体结构、组织结构和相互的位向关系。而通过平面样品的TEM观察，可以很清晰地显示金刚石晶粒的大小、晶粒内的亚结构及缺陷类型、晶粒间界的微结构信息。
透射电子显微镜要求样品对电子束“透明”，电子束穿透固体样品的能力，主要取决于加速电压（或电子能量）和样品物质原子序数。一般来说，加速电压越高，样品原子序数越低，电子束可以穿透的样品厚度就越大。对于50～100kV的电子束，样品厚度控制在1000～2000Å为宜。因为制备如此薄的样品非常困难，薄膜极易从基体上剥落，所以样品的制备需要丰富的经验和技巧。
2 原子力显微镜分析
1982年由G.Binnig等人研制成功了世界上第一台扫描隧道显微镜（STM，Scanning Tunneling Microscope），使人类第一次能观察到物质表面单个原子的排列状况和与表面电子行为有关的物理、化学性质。在此基础上，各国科学家又先后发明了一系列新型显微镜，如原子力显微镜、摩擦力显微镜、静电力显微镜等。
原子力显微镜（AFM，Atomic Force Microscope）是根据极细的悬臂下针尖接近样品表面时检测样品与针尖之间的作用力（原子力）以观察表面形态的装置。利用扫描器将样品在三维方向上高精度扫描，悬臂跟踪样品表面细微的表面形态，利用计算机控制与处理，就可得到纳米以下的分辨率、百万倍以上倍率的样品表面凹凸像。与扫描电镜相比，原子力显微镜的优点是可以在大气中高倍率地观察薄膜材料的表面形貌。所以说AFM的出现为分析和研究薄膜材料表面结构提供了最先进的手段，极大地推动了薄膜材料的发展。用AFM不仅可以获得高质量的表面结构信息，而且可以研究固体界面的相互作用。
