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| 扫描电子显微镜的工作原理 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2013-09-10 17:04:10 浏览次数： |
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（中国粉体技术网/三水）1935年，法国卡诺尔就提出了扫描电子显微镜的设计思想和工作原理，并制成了扫描电子显微镜的原始模型。1942年，英国研制成分辨率为50nm的第一台扫描电子显微镜（scanning electronmicroscope，SEM）,简称扫描电镜。1965年，第一台商用扫描电镜问世。它是用细聚焦的电子束轰击样品表面，通过分析电子与样品相互作用产生的二次电子、背散射电子等信息对样品表面或断口形貌进行观察。所以，扫描电镜是显微结构分析的主要仪器，已广泛用于材料、冶金、矿物、生物学等领域，成为一种使用效率极高的大型分析仪器。
一束细聚焦的电子束轰击试样表面时，入射电子与试样的原子核和核外电子将产生弹性或非弹性散射作用，并激发出反映试样形貌、结构和组成的各种信息，包括：二次电子、背散射电子、阴极发光、特征X 射线、俄歇电子、吸收电子、透射电子等。
图1 试样在电子束轰击下产生的主要信息
其成像过程为：从电子枪发出的直径20-50mm的电子束，受到阳极的1-40kV高压的加速射向镜筒，并受到第一、第二聚光镜（或单一聚光镜）和物镜的会聚作用，缩小成直径约几纳米的狭窄电子束射到样品上。与此同时，在扫描线圈驱动下，于试样表面按一定时间、空间顺序作栅网式扫描，经物镜再次会聚成很小的斑点聚焦在样品表面上。轰击到样品表面的聚焦电子束密度高、能量大，大约在10nm的表面层内与试样相互作用，并激发出二次电子（以及其他物理信号），其中最重要的是二次电子。二次电子发射量随试样表面形貌而变化。二次电子信号被探测器收集、转换成电讯号，经加速极加速后打到闪烁体上转变成光信号，然后通过光电倍增及视频放大器后输入到显像管栅极，调制与入射电子束同步扫描的显像管亮度，在荧屏上得到反映试样表面形貌的二次电子像。
凸凹不平的样品表面所产生的二次电子，用二次电子探测器很容易全部收集，所以二次电子图像无阴影效应。二次电子易受样品电场和磁场的影响。由于二次电子的发射率与样品表面关系极大，所以二次电子图像可以观察样品表面形貌。同时由于电子束与各微表面的角度不同，扫描成像的各个面的亮度就不同，从而可获得层次很丰富的样品形貌图像(图2)。
图2 某样品的二次电子图像
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