掃描電子顯微鏡，英文名稱scanning electron microscope(SEM)，它的發(fā)明思路來源于電子與物質(zhì)的相互作用。眾所周知，當一束高能人射電子轟擊物質(zhì)表面時，被激發(fā)的區(qū)域會產(chǎn)生很多反應：二次電子、俄歇電子、特征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)生的電磁輻射等。同時，也可產(chǎn)生電子-空穴對、晶格振動、等離子體等。原則上講，利用電子和物質(zhì)的相互作用，就可以獲取被測樣品本身的各種物理、化學性質(zhì)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。掃描電鏡正是根據(jù)上述產(chǎn)生的不同信息，采用不同的信息檢測器（收集器），對結(jié)果進行分析得到的。如對二次電子、背散射電子的采集，可得到有關物質(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。
下面介紹下掃描電鏡的結(jié)構(gòu)。掃描電鏡一般由三大部分組成：真空系統(tǒng)，電子束系統(tǒng)，以及成像系統(tǒng)。
關于電子束轟擊樣品表面產(chǎn)生的結(jié)果，這里有一個圖可以參考
SEM的真空系統(tǒng)主要包括真空泵和真空柱兩部分。真空泵主要用來獲得真空，真空柱是一個密封的柱形容器。那么為什么要用真空呢，主要基于以下兩點：
一個是，電子束系統(tǒng)中的燈絲，在普通大氣中會迅速氧化而失效，所以除了在使用SEM時需要用真空以外，平時還要用純凈的氮氣或惰性氣體充滿整個真空柱，以防止燈絲氧化。
二一個，是為了增大電子的平均自由程，從而使得用于成象的電子更多。
電鏡的組成第二部分，是電子束系統(tǒng)，由電子槍和電磁透鏡兩部分組成，主要用于產(chǎn)生一束能量分布極窄的、電子能量確定的電子束，用以掃描成象。
其中，電子槍用于產(chǎn)生電子，主要有兩大類共三種。一類是利用場致發(fā)射效應產(chǎn)生電子，稱為場致發(fā)射電子槍。極其昂貴，平均十萬美元以上，且需要小于10-10torr的極高真空。但它具有至少1000小時以上的壽命，且不需要電磁透鏡系統(tǒng)。1torr約等于133Pa
另一類是利用熱發(fā)射效應產(chǎn)生電子，有鎢槍和六硼化鑭槍兩種。鎢槍壽命在30～100小時之間，價格便宜，但成象不如其他兩種明亮，常作為廉價或標準SEM配置。六硼化鑭槍壽命介于場致發(fā)射電子槍與鎢槍之間，為200～1000小時，價格約為鎢槍的十倍，圖像比鎢槍明亮5～10倍，需要略高于鎢槍的真空，一般在10-7torr以上；但比鎢槍容易產(chǎn)生過度飽和和熱激發(fā)問題。
我們常用的，一般都是鎢槍，也就是tungsten wire
第三部分是成像系統(tǒng)。電子經(jīng)過一系列電磁透鏡成束后，打到樣品上與樣品相互作用，會產(chǎn)生次級電子、背散射電子及X射線等一系列信號，因此要用不同的探測器如次級電子探測器、X射線能譜分析儀等來區(qū)分這些信號，以獲得所需要的信息。雖然X射線信號不能用于成象，但習慣上，仍然將X射線分析系統(tǒng)劃分到成象系統(tǒng)中。掃描電鏡的基本參數(shù)有：放大率，場深，作用體積和工作距離。
與普通光學顯微鏡不同，在SEM中，是通過控制掃描區(qū)域的大小來控制放大率的。如果需要更高的放大率，只需要掃描更小的一塊面積就可以了。普通光學顯微鏡則是通過控制聚焦電子束的尺寸大小實現(xiàn)放大率的調(diào)節(jié)。場深：在SEM中，位于焦平面上下的一小層區(qū)域內(nèi)的樣品點都可以得到良好的會焦而成象。這一小層的厚度稱為場深，通常為幾納米厚，所以，好的SEM設備可以用于納米級樣品的三維成像。
機械の♂韓成錫(523264197) 19:54:48
作用體積：電子束不僅與樣品表層原子發(fā)生作用，它實際上還與一定厚度范圍內(nèi)的樣品原子發(fā)生作用，所以存在一個作用“體積”。
后一個是工作距離（workingdisctance），是指從物鏡到樣品高點的垂直距離。如果增加工作距離，可以在其他條件不變的情況下獲得更大的場深。如果減少工作距離，則可以在其他條件不變的情況下獲得更高的分辨率。很顯然，較大的工作距離不能夠獲得很高的分辨率。
通常使用的工作距離在5毫米到10毫米之間。但用于EDX成分分析附件時，工作距離通常在25毫米左右。
下面簡單介紹下樣品的準備。樣品好是導電性能良好的固體，也可以是粉末，但需要用其他物件（如玻璃）等固定，