對于材料科學(xué)、電子、地質(zhì)、物理、化工、農醫、公安、食品和輕工等領(lǐng)域的科學(xué)研究，人們總是關(guān)心微觀(guān)形態(tài)、晶體結構和化學(xué)組成與宏觀(guān)物理或化學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系。光學(xué)顯微系統已難以滿(mǎn)足需要。電子顯微系統的出現，使分辨率提高到納米領(lǐng)域，并具有多功能的綜合分析能力，為微觀(guān)領(lǐng)域的深入研究提供了強有力的手段。以下主要從掃描電子顯微鏡的工作原理和應用的角度認識掃描電子顯微鏡。
掃描電子顯微鏡設備圖
一、掃描電子顯微鏡工作原理[1]
?。?）掃描
電子槍產(chǎn)生的高能電子束入射到樣品的某個(gè)部位時(shí)，在相互作用區內發(fā)生彈性散射和非彈性散射事件，從而產(chǎn)生背散射電子、二次電子、吸收電子、特征和連續譜X射線(xiàn)、俄歇電子、陰極熒光等各種有用的信號，利用合適的探測器檢測這些信號大小，就能夠確定樣品在該電子入射部位內的某些性質(zhì)，例如微區形貌或成分等。為了研究樣品上更多部位的特征，必須利用掃描系統移動(dòng)入射電子到樣品上的不同位置。
?。?）成像
掃描電鏡的成像是靠掃描作用實(shí)現的。掃描發(fā)生器同時(shí)控制高能電子束和熒光屏中的電子束“同步掃描”，當電子束在樣品上進(jìn)行柵格掃描時(shí)，在熒光屏上也以相同的方式同步掃描，因此“樣品空間”上的一系列點(diǎn)就與“顯示空間”逐點(diǎn)對應。換言之，樣品上電子束的各個(gè)位置與熒光屏上的各點(diǎn)確立了嚴格的對應關(guān)系。樣品表面被電子束掃描，激發(fā)出各種物理信號，其強度與樣品的表面特征有關(guān)，這些信號通過(guò)探測器按順序、成比例地轉為視頻信號，經(jīng)過(guò)放大，用來(lái)調制熒光屏對應點(diǎn)的電子束強度，即光點(diǎn)的亮度，這就形成了掃描電鏡的圖像。而圖像上強度的變化反映出樣品的特性。掃描電鏡成像雖然不同光鏡和透射電鏡那樣直接由物體發(fā)出的光線(xiàn)或電子束成像，這種成像過(guò)程如同利用信號探測器作為攝像機，對樣品表面逐點(diǎn)拍攝，把各點(diǎn)產(chǎn)生的信號轉換到熒光屏上成像。
熒光屏上的圖像實(shí)際上是由一系列灰度不同的亮點(diǎn)組成，這個(gè)亮點(diǎn)稱(chēng)為像素(Pixle)。像素點(diǎn)數越多，則圖像的分辨率越高。
電子光學(xué)鏡筒
二、主要用途及適用范圍[2]
掃描電鏡可應用于陶瓷材料分析、金屬材料失效分析。在石油、地質(zhì)、礦物領(lǐng)域，電子、半導體領(lǐng)域，醫學(xué)、生物學(xué)領(lǐng)域，化工、高分子材料領(lǐng)域，公安刑偵工作領(lǐng)域，以及農、林業(yè)等方面都有廣泛應用。
掃描電鏡可進(jìn)行顯微形貌分析，如果配備了其它分析儀器也可進(jìn)行成分的常規微區分析，包括元素定量、定性成分分析。進(jìn)行顯微形貌分析時(shí)，空間分辨率可達亞微米級；能夠進(jìn)行晶界的狀態(tài)測量，或者晶體/晶粒的相鑒定，以及晶體、晶粒取向測量等；進(jìn)行微區成分分析時(shí)，能夠通過(guò)快速的多元素面掃描和線(xiàn)掃描進(jìn)行分布測量。
在現代產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和科學(xué)研究中，掃描電鏡發(fā)展成為材料分析、監控工農業(yè)生產(chǎn)、保證產(chǎn)品質(zhì)量、保障大生產(chǎn)流程安全高效的必要手段；同時(shí)在生物、環(huán)保、醫學(xué)等有關(guān)人類(lèi)的生存、發(fā)展領(lǐng)域的應用也日新月異；在現代高科技方面的發(fā)展（例如生物化學(xué)戰爭、現場(chǎng)毒物檢測、生命保障任務(wù)等）發(fā)揮了巨大的作用。
