一、掃描電子顯微鏡的工作原理

掃描電鏡是用聚焦電子束在試樣表麵逐點掃描成像。試樣為塊狀或粉末顆粒，成像信號可以是二次電子、背散射電子或吸收電子。其中二次電子是最主要的成像信號。由電子槍發射的能量為5～35keV 的電子，以其交叉斑作為電子源
，經二

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，在掃描線圈驅動下，於試樣表麵按一定時間、空間順序作柵網式掃描。聚焦電子束與試樣相互作用，產生二次電子發射（以及其它物理信號），二次電子

發(fa)射(she)量(liang)隨(sui)試(shi)樣(yang)表(biao)麵(mian)形(xing)貌(mao)而(er)變(bian)化(hua)。二(er)次(ci)電(dian)子(zi)信(xin)號(hao)被(bei)探(tan)測(ce)器(qi)收(shou)集(ji)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)電(dian)訊(xun)號(hao)，經(jing)視(shi)頻(pin)放(fang)大(da)後(hou)輸(shu)入(ru)到(dao)顯(xian)像(xiang)管(guan)柵(zha)極(ji)，調(tiao)製(zhi)與(yu)入(ru)射(she)電(dian)子(zi)束(shu)同(tong)步(bu)掃(sao)描(miao)的(de)顯(xian)像(xiang)管(guan)亮(liang)度(du)
，得(de)到(dao)反(fan)映(ying)試(shi)樣(yang)表(biao)麵(mian)形(xing)貌(mao)的(de)二(er)次(ci)電(dian)子(zi)像(xiang)。

二、掃描電鏡的特點

1.可以觀察直徑為0 ～30mm的大塊試樣（在半導體工業可以觀察更大直徑），製樣方法簡單。

2.場深大（三百倍於光學顯微鏡），適用於粗糙表麵和斷口的分析觀察；圖像富有立體感、真實感、易於識別和解釋。

3.放大倍數變化範圍大

，一般為15 ～200000 倍，對於多相、多組成的非均勻材料便於低倍下的普查和高倍下的觀察分析。

4.具有相當高的分辨率
，一般為3.5 ～6nm。

5.可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)電(dian)子(zi)學(xue)方(fang)法(fa)有(you)效(xiao)地(di)控(kong)製(zhi)和(he)改(gai)善(shan)圖(tu)像(xiang)的(de)質(zhi)量(liang)，如(ru)通(tong)過(guo)調(tiao)製(zhi)可(ke)改(gai)善(shan)圖(tu)像(xiang)反(fan)差(cha)的(de)寬(kuan)容(rong)度(du)
，使(shi)圖(tu)像(xiang)各(ge)部(bu)分(fen)亮(liang)暗(an)適(shi)中(zhong)。采(cai)用(yong)雙(shuang)放(fang)大(da)倍(bei)數(shu)裝(zhuang)置(zhi)或(huo)圖(tu)像(xiang)選(xuan)擇(ze)器(qi)，可(ke)在(zai)熒(ying)光(guang)屏(ping)上(shang)同(tong)時(shi)觀(guan)察(cha)不(bu)同(tong)放(fang)大(da)倍(bei)數(shu)的(de)圖(tu)像(xiang)或(huo)不(bu)同(tong)形(xing)式(shi)的(de)圖(tu)像(xiang)。

6.可進行多種功能的分析。與X射線譜儀配接，可在觀察形貌的同時進行微區成分分析
；配有光學顯微鏡和單色儀等附件時
，可觀察陰極熒光圖像和進行陰極熒光光譜分析等。

7.可使用加熱、冷卻和拉伸等樣品台進行動態試驗，觀察在不同環境條件下的相變及形態變化等。

三、掃描電鏡的主要結構

1.電子光學係統：電子槍；聚光鏡（第一、第二聚光鏡和物鏡）；物鏡光闌。

2.掃描係統：掃描信號發生器
；掃描放大控製器
；掃描偏轉線圈。

3.信號探測放大係統：探測二次電子
、背散射電子等電子信號。

4.圖象顯示和記錄係統：早期SEM采用顯象管、照相機等。數字式SEM采用電腦係統進行圖象顯示和記錄管理。

5.真空係統：真空度高於10-4 Torr 。常用：機械真空泵、擴散泵

、渦輪分子泵。

6.電源係統：高壓發生裝置、高壓油箱。