扫描电子显微镜原理

　　扫描电子显微镜利用极细电子束在被观测样品表面上进行扫描，通过分别收集电子束与样品相互作用产生的一系列电子信息，经转换、放大而成像的电子光学仪器。是研究三维表层构造的有利工具。

扫描电子显微镜的工作原理

　　扫描电子显微镜由电子枪发射出电子束(直径约50um)，在加速电压的作用下经过磁透镜系统汇聚，形成直径为5 nm的电子束，聚焦在样品表面上，在第二聚光镜和物镜之间偏转线圈的作用下，电子束在样品上做光栅状扫描，电子和样品相互作用产生信号电子。这些信号电子经探测器收集并转换为光子，再经过电信号放大器加以放大处理，成像在显示系统上。

　　试样可为块状或粉末颗粒，成像信号可以是二次电子、背散射电子或吸收电子。其中二次电子是主要的成像信号。由电子枪发射的能量为5～35keV的电子，以其交叉斑作为电子源，经二级聚光镜及物镜的缩小形成具有一定能量、一定束流强度和束斑直径的微细电子束，在扫描线圈驱动下，于试样表面按一定时间、空间顺序做栅网式扫描。聚焦电子束与试样相互作用，产生二次电子发射(以及其他物理信号)，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信号，经视频放大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，扫描电子显微镜得到反应试样表面形貌的二次电子像。

扫描电子显微镜的制造原理

　　扫描电子显微镜是一种大型精密仪器，它是机械学、光学、电子学、热学、材料学、真空技术等多门学科的综合应用。扫描电子显微镜采用多接口的大样品室和艺术级的物镜设计，提供高低真空成像功能，可对各种材料表面作分析，并且具有X射线分析技术，确保在低电压条件下提供高分辨率的锐利图像，同时还可以进行准确的能谱分析。

　　扫描电子显微镜的制造是依据电子与物质的相互作用。当一束高能的入射电子轰击物质表面时，被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征X射线和连续谱X射线、背散射电子、透射电子，以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。同时，也可产生电子-空穴对、晶格振动 (声子)、电子振荡 (等离子体)。原则上讲，利用电子和物质的相互作用，可以获取被测样品本身的各种物理、化学性质的信息，如形貌、组成、晶体结构、电子结构和内部电场或磁场等等。

　　扫描电子显微镜正是根据上述不同信息产生的机理，采用不同的信息检测器，使选择检测得以实现。如对二次电子、背散射电子的采集，可得到有关物质微观形貌的信息;对X射线的采集，可得到物质化学成分的信息。正因如此，根据不同需求，可制造出功能配置不同的扫描电子显微镜。

扫描电子显微镜的结构

　　1、电子光学系统

　　①电子枪：作用是利用阴极与阳极灯丝间的高压产生高能量的电子束。目前大多数扫描电子显微镜采用热阴极电子枪。

　　②电磁透镜：作用主要是把电子枪的束斑逐渐缩小，是原来直径约为5um的束斑缩小成一个只有数um的细小束斑。

　　③扫描线圈：作用是提供入射电子束在样品表面上和荧光屏上的同步扫描信号。

　　④样品室：样品台能进行三维空间的移动、倾斜和转动，并安置各种型号检测器。

　　2、信号检测放大系统

　　作用是检测样品在入射电子作用下产生的物理信号，然后经视频放大作为显像系统的调制信号。

　　3、真空系统和电源系统

　　作用是为保证电子光学系统正常工作，防止样品污染提供高的真空度。电源系统由稳压，稳流及相应的安全保护电路所组成，其作用是提供扫描电子显微镜各部分所需稳定电源。