掃描電鏡即掃描電子顯微鏡(SEM)。主要用于觀察樣品的表面形貌、割裂面結構、管腔內表面的結構等。是利用電子射線轟擊樣品表面，引起二次電子等信號的發(fā)射，經檢測裝置接收后成像的一類電鏡。

掃描電鏡的基本結構

　　掃描電鏡主要是由電子光學系統(tǒng)和顯示單元組成，它是由電子槍、磁透鏡、掃描線圈以及樣品室組成。

　　掃描電鏡電子槍與透射電鏡的電子槍基本相同，只是加速電壓較低，一般在40kV以下。磁透鏡有diyi、二聚光鏡和物鏡，其作用與透射電鏡的聚光鏡相同：縮小電子束的直徑，把來自電子槍的約30μm大小的電子束經過diyi、二聚光鏡和物鏡的作用，縮小成直徑約為幾十埃的狹窄電子束。這是由于掃描電鏡的分辨率主要取決于電子束的直徑，所以要盡可能縮小它，為此，物鏡還裝備有物鏡可動光欄和消散器。一個帶有掃描電路的偏轉線翻通以鋸齒波的電流，產生的磁場作用于電子束使它在樣品上掃描。

　　掃描電鏡的真空系統(tǒng)也與透射電鏡的真空系統(tǒng)相似，由機械泵、擴散泵、檢測系統(tǒng)、管道及閥門等組成。樣品室位于鏡筒的底部。為了能觀察大塊樣品，樣品室是大于透射電鏡的。與透射電鏡一樣，掃描電鏡的鏡筒也有一套合軸調整裝置，但相對比較簡單。

　　掃描電鏡顯示系統(tǒng)包括信號的收集、放大、處理、顯示與記錄部分。顯示和記錄部分包括兩個顯像管和照相機。一個顯像管是長余輝的，用于觀察;另一顯像管是高分辨率的、短余輝的，用于照相。

掃描電鏡成像原理

　　從掃描電鏡電子槍燈絲發(fā)出的直徑20～35μm的電子束，受到陽極的1～40kV高壓的加速射向鏡筒，并受到diyi、二聚光鏡 (或單一聚光鏡)和物鏡的會聚作用，縮小成直徑約幾十埃的狹窄電子束射到樣品上。與此同時，偏轉線圈使電子束在樣品上作光柵狀的掃描。電子束與樣品相互作用將產生多種信號，其中Z重要的是二次電子。二次電子能量很低(小于50eV)，受到閃爍片上的高壓(+10kV)的吸引和加速射向閃爍片。閃爍片受到二次電子的沖擊把電子的動能轉變成可見光，光通過光導棒送到光電倍增管，在那里光被高倍放大并轉換成為電流。這個電信號經過前置放大、視頻放大后，用它去調制顯像管的電子束強度。

　　由于控制鏡筒入射電子束的掃描線圈的電路同時也控制顯像管的電子束在屏上的掃描，因此，兩者是嚴格同步的，并且樣品上被掃描的區(qū)域與顯像管的屏是點點對應的。在樣品上任何一點上的二次電子發(fā)射的強度的任何變化將表現(xiàn)為在屏上對應點的亮度的變化，組成了像?？稍谟^察顯像管的屏上觀察;也可把照相顯像管屏上的像拍攝記錄下來。

　　掃描電鏡二次電子像的放大倍率由屏上圖像的大小與電子束在樣品上掃描區(qū)域的大小的比例決定：M=像的大小/掃描區(qū)域的大小。通常顯像管屏的大小是固定的，例如多用9寸或12寸顯像管，而電子束掃描區(qū)域大小很容易通過改變偏轉線圈的交變電流的大小來控制。因此，掃描電鏡的放大倍數(shù)很容易從幾倍一直達到幾十萬倍，而且可以連續(xù)地迅速地改變，這相當于從放大鏡到透射電鏡的放大范圍。

掃描電鏡的主要類型

　　掃描電鏡依據性能不同主要分為：

　　1、一般掃描電鏡：

　　目前一般掃描電鏡采用熱發(fā)射電子槍，分辨率為6nm左右，若采用六硼化鑭電子槍，分辨率可提高到4～5nm。我校有這樣的設備。

　　2、場發(fā)射電子槍掃描電鏡：

　　由于場發(fā)射電子槍具有亮度高、能量分散少，陰極源尺寸小等優(yōu)點，這種電鏡的分辨率已達到3nm。場發(fā)射電子槍掃描電鏡的另一個優(yōu)點是可以在低加速電壓下進行高分辨率觀察，因此可以直接觀察絕緣體而不發(fā)生充、放電現(xiàn)象。

　　3、生物用掃描電鏡：

　　這種掃描電鏡備有冰凍冷熱樣品臺，可把含水生物樣品迅速冷凍并對冰凍樣品進行觀察，可以減少化學處理引起的人為變化，使觀察樣品更接近于自然狀態(tài)。如要觀察內部結構，還可用冷刀把樣品進行切開，加溫使冰升華，并在其上噴鍍一層金屬再進行觀察，所有這些過程都在掃描電鏡中不破壞真空的狀態(tài)下進行。