掃描電子顯微鏡是很先進(jìn)的一種電子光學(xué)儀器，它采用細(xì)聚焦高壓電子束在材料樣品表面掃描時(shí)激發(fā)產(chǎn)生的某些物理信號(hào)來(lái)調(diào)制成像，類似于電視攝影的顯像方式，放大倍數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通光學(xué)顯微鏡，可達(dá)到幾十萬(wàn)倍甚至更高。

掃描電子顯微鏡的成像原理

　　掃描電子顯微鏡成像過(guò)程與電視成像過(guò)程有很多相似之處，掃描是指在圖象上從左到右、從上到下依次對(duì)圖象象元掃掠的工作過(guò)程。它與電視一樣是由控制電子束偏轉(zhuǎn)的電子系統(tǒng)來(lái)完成的，只是在結(jié)構(gòu)和部件上稍有差異而已。在電子掃描中，把電子束從左到右方向的掃描運(yùn)動(dòng)叫做行掃描或稱作水平掃描，把電子束從上到下方向的掃描運(yùn)動(dòng)叫做幀掃描或稱作垂直掃描。

　　掃描電子顯微鏡用一束極細(xì)的電子束掃描樣品，在樣品表面激發(fā)出次級(jí)電子，次級(jí)電子的多少與電子束入射角有關(guān)，也就是說(shuō)與樣品的表面結(jié)構(gòu)有關(guān)，次級(jí)電子由探測(cè)體收集，并在那里被閃爍器轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，再經(jīng)光電倍增管和放大器轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)來(lái)控制熒光屏上電子束的強(qiáng)度，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(jí)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(jí)電子信號(hào)。

　　由電子槍發(fā)射的高能電子束，經(jīng)會(huì)聚透鏡、物鏡縮小和聚焦，在樣品表面形成一個(gè)具有一定能量、強(qiáng)度、斑點(diǎn)直徑的電子束。在掃描線圈的磁場(chǎng)作用下，入射電子束在樣品表面上按照一定的空間和時(shí)間順序做光柵式逐點(diǎn)掃描。由于入射電子與樣品之間的相互作用，將從樣品中激發(fā)出二次電子。由于二次電子收集極的作用，可將各個(gè)方向發(fā)射的二級(jí)電子匯集起再將加速極加速射到閃爍體上，轉(zhuǎn)變成光信號(hào)，經(jīng)過(guò)光導(dǎo)管到達(dá)光電倍增管，使光信號(hào)再轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。這個(gè)電信號(hào)又經(jīng)視頻放大器放大并將其輸送至顯像管的柵極，調(diào)制顯像管的亮度。因而，在熒光屏上呈現(xiàn)一幅亮暗程度不同的、反映樣品表面形貌的二次電子象。

掃描電子顯微鏡的應(yīng)用

　　掃描電子顯微鏡的樣品制備簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)試樣從低倍到高倍的定位分析，還能夠根據(jù)觀察需要進(jìn)行空間轉(zhuǎn)動(dòng)，以利于使用者對(duì)感興趣的斷裂部位進(jìn)行連續(xù)、系統(tǒng)的觀察分析，掃描電子顯微斷口圖像因真實(shí)、清晰，并富有立體感，在金屬斷口和顯微組織三維形態(tài)的觀察研究方面獲得了廣泛地應(yīng)用。

　　1、材料分析中的應(yīng)用

　　由于掃描電子顯微鏡可用多種物理信號(hào)對(duì)材料樣品進(jìn)行綜合分析，并具有可以直接觀察較大試樣、放大倍數(shù)范圍寬和景深大等特點(diǎn)，因此，在科研、工業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、質(zhì)量管理及生產(chǎn)在線檢查方面發(fā)揮著重要的作用。

　　實(shí)際生產(chǎn)和使用中的種種復(fù)雜原因，零件斷裂損壞的現(xiàn)象仍然不斷發(fā)生，極大地影響了生產(chǎn)的順利進(jìn)行和使用的安全，甚至造成災(zāi)難性事故。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量、保證使用安全，免災(zāi)難性事故重演，人們常常借助掃描電子顯微鏡分析斷口的破壞特征、零件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)及缺陷，從而判斷零件損壞的原因。

　　工程中使用損壞的零件斷口清洗后，導(dǎo)電樣品可直接進(jìn)行觀察;不導(dǎo)電樣品(在真空噴涂?jī)x中沉積碳、金、銀等抗腐蝕和二次電子豐富的元素，保證樣品具有較好的導(dǎo)電性，以防圖像畸變。

　　2、在其他領(lǐng)域的應(yīng)用

　　電子顯微鏡還應(yīng)用在很多的領(lǐng)域。例如醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可以對(duì)細(xì)菌，病毒處理后進(jìn)行掃描電子顯微鏡觀察其結(jié)構(gòu)，進(jìn)而找到克制的藥物或ZL手段。

掃描電子顯微鏡發(fā)展前景

　　目前掃描電子顯微鏡的Z主要組合分析功能有：X射線顯微分析系統(tǒng)(即能譜儀，EDS)，主要用于元素的定性和定量分析，并可分析樣品微區(qū)的化學(xué)成分等信息;電子背散射系統(tǒng)(即結(jié)晶學(xué)分析系統(tǒng))，主要用于晶體和礦物的研究。

　　隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，其他一些掃描電子顯微鏡組合分析功能也相繼出現(xiàn)，例如顯微熱臺(tái)和冷臺(tái)系統(tǒng)，主要用于觀察和分析材料在加熱和冷凍過(guò)程中微觀結(jié)構(gòu)上的變化;拉伸臺(tái)系統(tǒng)，主要用于觀察和分析材料在受力過(guò)程中所發(fā)生的微觀結(jié)構(gòu)變化。掃描電子顯微鏡與其他設(shè)備組合而具有的新型分析功能為新材料、新工藝的探索和研究起到重要作用。