掃描電子顯微鏡利用極細電子束在被觀測樣品表面上進行掃描，通過分別收集電子束與樣品相互作用產(chǎn)生的一系列電子信息，經(jīng)轉(zhuǎn)換、放大而成像的電子光學(xué)儀器。是研究三維表層構(gòu)造的有利工具。

掃描電子顯微鏡的工作原理

　　掃描電子顯微鏡由電子槍發(fā)射出電子束(直徑約50um)，在加速電壓的作用下經(jīng)過磁透鏡系統(tǒng)匯聚，形成直徑為5 nm的電子束，聚焦在樣品表面上，在第二聚光鏡和物鏡之間偏轉(zhuǎn)線圈的作用下，電子束在樣品上做光柵狀掃描，電子和樣品相互作用產(chǎn)生信號電子。這些信號電子經(jīng)探測器收集并轉(zhuǎn)換為光子，再經(jīng)過電信號放大器加以放大處理，成像在顯示系統(tǒng)上。

　　試樣可為塊狀或粉末顆粒，成像信號可以是二次電子、背散射電子或吸收電子。其中二次電子是主要的成像信號。由電子槍發(fā)射的能量為5～35keV的電子，以其交叉斑作為電子源，經(jīng)二級聚光鏡及物鏡的縮小形成具有一定能量、一定束流強度和束斑直徑的微細電子束，在掃描線圈驅(qū)動下，于試樣表面按一定時間、空間順序做柵網(wǎng)式掃描。聚焦電子束與試樣相互作用，產(chǎn)生二次電子發(fā)射(以及其他物理信號)，二次電子發(fā)射量隨試樣表面形貌而變化。二次電子信號被探測器收集轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)視頻放大后輸入到顯像管柵極，調(diào)制與入射電子束同步掃描的顯像管亮度，掃描電子顯微鏡得到反應(yīng)試樣表面形貌的二次電子像。

掃描電子顯微鏡的制造原理

　　掃描電子顯微鏡是一種大型精密儀器，它是機械學(xué)、光學(xué)、電子學(xué)、熱學(xué)、材料學(xué)、真空技術(shù)等多門學(xué)科的綜合應(yīng)用。掃描電子顯微鏡采用多接口的大樣品室和藝術(shù)級的物鏡設(shè)計，提供高低真空成像功能，可對各種材料表面作分析，并且具有X射線分析技術(shù)，確保在低電壓條件下提供高分辨率的銳利圖像，同時還可以進行準(zhǔn)確的能譜分析。

　　掃描電子顯微鏡的制造是依據(jù)電子與物質(zhì)的相互作用。當(dāng)一束高能的入射電子轟擊物質(zhì)表面時，被激發(fā)的區(qū)域?qū)a(chǎn)生二次電子、俄歇電子、特征X射線和連續(xù)譜X射線、背散射電子、透射電子，以及在可見、紫外、紅外光區(qū)域產(chǎn)生的電磁輻射。同時，也可產(chǎn)生電子-空穴對、晶格振動 (聲子)、電子振蕩 (等離子體)。原則上講，利用電子和物質(zhì)的相互作用，可以獲取被測樣品本身的各種物理、化學(xué)性質(zhì)的信息，如形貌、組成、晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和內(nèi)部電場或磁場等等。

　　掃描電子顯微鏡正是根據(jù)上述不同信息產(chǎn)生的機理，采用不同的信息檢測器，使選擇檢測得以實現(xiàn)。如對二次電子、背散射電子的采集，可得到有關(guān)物質(zhì)微觀形貌的信息;對X射線的采集，可得到物質(zhì)化學(xué)成分的信息。正因如此，根據(jù)不同需求，可制造出功能配置不同的掃描電子顯微鏡。

掃描電子顯微鏡的結(jié)構(gòu)

　　1、電子光學(xué)系統(tǒng)

　　①電子槍：作用是利用陰極與陽極燈絲間的高壓產(chǎn)生高能量的電子束。目前大多數(shù)掃描電子顯微鏡采用熱陰極電子槍。

　?、陔姶磐哥R：作用主要是把電子槍的束斑逐漸縮小，是原來直徑約為5um的束斑縮小成一個只有數(shù)um的細小束斑。

　　③掃描線圈：作用是提供入射電子束在樣品表面上和熒光屏上的同步掃描信號。

　?、軜悠肥遥簶悠放_能進行三維空間的移動、傾斜和轉(zhuǎn)動，并安置各種型號檢測器。

　　2、信號檢測放大系統(tǒng)

　　作用是檢測樣品在入射電子作用下產(chǎn)生的物理信號，然后經(jīng)視頻放大作為顯像系統(tǒng)的調(diào)制信號。

　　3、真空系統(tǒng)和電源系統(tǒng)

　　作用是為保證電子光學(xué)系統(tǒng)正常工作，防止樣品污染提供高的真空度。電源系統(tǒng)由穩(wěn)壓，穩(wěn)流及相應(yīng)的安全保護電路所組成，其作用是提供掃描電子顯微鏡各部分所需穩(wěn)定電源。