掃描電鏡全稱掃描電子顯微鏡(SEM)，是介于透射電鏡和光學(xué)顯微鏡之間的一種微觀性貌觀察手段，可直接利用樣品表面材料的物質(zhì)性能進(jìn)行微觀成像。

掃描電鏡是什么

　　掃描電鏡即掃描電子顯微鏡，通過電子和物質(zhì)之間的相互作用制造。

　　在醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用掃描電鏡，可以對較為微觀的組織更加清晰的觀察到，因此具有較好的可視化效果。并且該技術(shù)具有較高的分辨率，因此微觀表面缺乏平整性，也可通過該技術(shù)進(jìn)行細(xì)微的觀察。該技術(shù)所具有的優(yōu)勢，使其在研究材料的領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。

　　應(yīng)用掃描電鏡有利于促進(jìn)其他領(lǐng)域的進(jìn)步，并且可對工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)生一定的影響。在醫(yī)藥領(lǐng)域中應(yīng)用掃描電鏡技術(shù)，更是具有不可忽視的作用。無論是對生藥質(zhì)量進(jìn)行控制，還是研究相應(yīng)的藥物等方面，掃描電鏡技術(shù)都具有不可或缺的作用。

掃描電鏡的工作原理

　　掃描電鏡的是用一束極細(xì)的電子束掃描樣品，在樣品表面激發(fā)出次級電子，次級電子的多少與電子束入射角有關(guān)，也就是說與樣品的表面結(jié)構(gòu)有關(guān)，次級電子由探測體收集，并在那里被閃爍器轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘枺俳?jīng)光電倍增管和放大器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘杹砜刂茻晒馄辽想娮邮膹姸?，顯示出與電子束同步的掃描圖像。圖像為立體形象，反映了標(biāo)本的表面結(jié)構(gòu)。為了使標(biāo)本表面發(fā)射出次級電子，標(biāo)本在固定、脫水后，要噴涂上一層重金屬微粒，重金屬在電子束的轟擊下發(fā)出次級電子信號。

　　掃描電鏡的制造是依據(jù)電子與物質(zhì)的相互作用。當(dāng)一束高能的入射電子轟擊物質(zhì)表面時，被激發(fā)的區(qū)域?qū)a(chǎn)生二次電子、俄歇電子、特征X射線和連續(xù)譜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。同時，也可產(chǎn)生電子-空穴對、晶格振動(聲子)、電子振蕩(等離子體)。原則上講，利用電子和物質(zhì)的相互作用，可以獲取被測樣品本身的各種物理、化學(xué)性質(zhì)的信息，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)上述不同信息產(chǎn)生的機(jī)理，采用不同的信息檢測器，使選擇檢測得以實現(xiàn)。如對二次電子、背散射電子的采集，可得到有關(guān)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(xué)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鏡。

掃描電鏡的發(fā)展

　　1873年解像力和照射光的波長成反比的理論以及1897年電子的發(fā)現(xiàn)都為掛技術(shù)的誕生提供了有力的支持。1924年電子本身具有波動的物理特性的提出，為電子顯微鏡提供了有力的理論支持。1926年電子可像光線一樣可通過玻璃透鏡發(fā)生偏折的理論被提出，而在1931年那穿透式電子顯微鏡的原型機(jī)誕生。這些都為掃描電鏡理念的提出和成功提供了基礎(chǔ)，在1935年至1942年期間該理念被提出，并通過反復(fù)的研制取得了一定的成功。

　　在1942年至1965年期間，掃描電鏡技術(shù)逐漸具有實用性，并逐漸向商品化方向發(fā)展。在此之后掃描電鏡愈發(fā)精細(xì)化，相關(guān)人員不斷的研究，在很大程度上促進(jìn)了掃描電鏡分辨率的提升，并且提高了其真空度，提高了抗干擾的能力等。在1968年時場發(fā)射掃描電鏡研發(fā)成功，進(jìn)一步使掃描電鏡的分辨率提高，并且電子槍由以往的鎢燈絲裝逼安慰場致發(fā)射電子槍，從而實現(xiàn)了電子發(fā)射時所消耗的電子能量的降低。

　　我國在上世紀(jì)七十年代自主研發(fā)掃描電鏡。之后再進(jìn)行掃描電鏡的研究時，通常融入了其他的技術(shù)，有利于增加掃描電鏡的功能。如在掃描電鏡體系中引入了能譜儀，從而使掃描電鏡的實用性進(jìn)一步提升。使掃描電鏡在對微觀組織的結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察試樣的同時，還可以測定試樣中的微量元素的成分在掃描電鏡中引入波譜儀，可以使分析成分的能力高。低真空掃描電鏡和其他分支的出現(xiàn)，在很大程度上促進(jìn)了掃描電鏡的發(fā)展與進(jìn)步。

　　2002年冷場發(fā)射S4800型號的掃描電鏡問世，該型號的掃描電鏡具有更高的分辨率，并且對納米材料可清晰準(zhǔn)確的觀察，因此在納米材料的研究領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，將其應(yīng)用到醫(yī)藥領(lǐng)域，同樣具有較好的效果。

掃描電鏡的優(yōu)缺點

　　掃描電鏡的優(yōu)點是：①有較高的放大倍數(shù)，30～30萬倍之間連續(xù)可調(diào);②有很大的景深，視野大，成像富有立體感，可直接觀察各種試樣凹凸不平表面的細(xì)微結(jié)構(gòu);③試樣制備簡單。目前的掃描電鏡都配有X射線能譜儀裝置，可以同時進(jìn)行顯微組織性貌的觀察和微區(qū)成分分析。因此，它是當(dāng)今十分有用的科學(xué)研究儀器。

　　各類掃描電鏡也都有自己的優(yōu)缺點。鎢燈絲掃描電鏡的燈絲壽命比較短，需要經(jīng)常更換燈絲，日常的維護(hù)比較繁瑣，但儀器價格比較適中。鎢燈絲掃描電鏡相比場發(fā)射掃描電鏡分辨率較低，但對電子槍真空度要求不高，可以裝配成超大樣品倉滿足特殊觀察需要。場發(fā)射掃描電鏡具有超高分辨率，能夠觀察納米級的細(xì)節(jié)，燈絲壽命長，后續(xù)維護(hù)成本低，但儀器比較昂貴，對真空度要求也比較高。熱場與冷場相比，熱場掃描電鏡在綜合分析上略勝一籌。