扫描电镜的工作原理在高压作用下

扫描电镜的工作原理 在高压作用下，由于热阴极发射出的电子经阴极、栅极、阳极之间的电场聚焦、加速，在栅极与阳极之间形成一个具有很高能量的电子束斑，称之为电子源。这个电子束斑再经聚光镜压缩，会聚成极细的电子束并聚焦在样品表面上，这个高能量细聚焦的电子束在扫描线圈的作用下，在样品表面上进行扫描，与样品相互作用，激发出各种物理信号。各种物理信号的强度与样品的表面特征相关，可以用相应的探测器分别对其检测、放大、成像，用于各种微观分析。扫描电子显微镜主要收集的信号是二次电子和倍射电子。

电子束以栅网模式扫描样品

在SEM中，电子束以栅网模式扫描样品。首先，电子在镜筒顶部生成电子。当电子的热能超过了源材料的功函数时，就会被释放出来，然后它们加速向带有正电荷的阳极高速移动。整个电子镜筒必须处于真空状态。

像电子显微镜的所有组件一样，电子也被密封在特殊的真空室中以保护它不受污染、振动和噪音的影响。除了保护电子不受污染，真空环境有利于得到高分辨率图像。

若非真空环境，镜筒中可能存在其他原子和分子，它们与电子相互作用，使电子束发生偏转，从而降低图像质量。高真空环境也提高了镜筒内检测器对电子的收集效率。

光学显微镜以可见光为介质

光学显微镜以可见光为介质，电子显微镜以电子束为介质，由于电子束波长远较可见光小，故电子显微镜分辨率远比光学显微镜高。光学显微镜放大倍率高只有约1500倍，扫描式显微镜可放大到10000倍以上。

根据de Broglie波动理论，电子的波长仅与加速电压有关：

λe=h / mv= h / (2qmV)1/2=12.2 / (V)1/2 (?)

在 10 KV 的加速电压之下，电子的波长仅为0.12?，远低于可见光的4000 - 7000?，所以电子显微镜分辨率自然比光学显微镜优越许多，但是扫描式电子显微镜的电子束直径大多在50-100?之间，电子与原子核的弹性散射 (Elastic Scattering) 与非弹性散射 (Inelastic Scattering) 的反应体积又会比原有的电子束直径增大，因此一般穿透式电子显微镜的分辨率比扫描式电子显微镜高。

电子束能量越大,弹性碰撞截面积越小,电子行走路径倾向直线而可

在固定电子能量时，作用体积和原子序成反比，乃因弹性碰撞之截面积和原子序成正比，以致电子较易偏离原来途径而不能深入样品。电子束能量越大，弹性碰撞截面积越小，电子行走路径倾向直线而可深入样品，作用体积变大。 电子束和样品的作用有两类，一为弹性碰撞，几乎没有损失能量，另一为非弹性碰撞，入射电子束会将部份能量传给样品，而产生二次电子、背向散射电子、俄歇电子、长波电磁、电子-空位对等。这些信号可供SEM运用者有二次电子、背向散射电子、阴极发光、吸收电子及电子束引起电流(EBIC) 等。