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| 掃描電子顯微鏡的工作原理 |
| 來源：中國粉體技術網 更新時間：2013-09-10 17:04:10 瀏覽次數： |
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（中國粉體技術網/三水）1935年，法國卡諾爾就提出了掃描電子顯微鏡的設計思想和工作原理，并制成了掃描電子顯微鏡的原始模型。1942年，英國研制成分辨率為50nm的第一臺掃描電子顯微鏡（scanning electronmicroscope，SEM）,簡稱掃描電鏡。1965年，第一臺商用掃描電鏡問世。它是用細聚焦的電子束轟擊樣品表面，通過分析電子與樣品相互作用產生的二次電子、背散射電子等信息對樣品表面或斷口形貌進行觀察。所以，掃描電鏡是顯微結構分析的主要儀器，已廣泛用于材料、冶金、礦物、生物學等領域，成為一種使用效率極高的大型分析儀器。
一束細聚焦的電子束轟擊試樣表面時，入射電子與試樣的原子核和核外電子將產生彈性或非彈性散射作用，并激發出反映試樣形貌、結構和組成的各種信息，包括：二次電子、背散射電子、陰極發光、特征X 射線、俄歇電子、吸收電子、透射電子等。
圖1 試樣在電子束轟擊下產生的主要信息
其成像過程為：從電子槍發出的直徑20-50mm的電子束，受到陽極的1-40kV高壓的加速射向鏡筒，并受到第一、第二聚光鏡（或單一聚光鏡）和物鏡的會聚作用，縮小成直徑約幾納米的狹窄電子束射到樣品上。與此同時，在掃描線圈驅動下，于試樣表面按一定時間、空間順序作柵網式掃描，經物鏡再次會聚成很小的斑點聚焦在樣品表面上。轟擊到樣品表面的聚焦電子束密度高、能量大，大約在10nm的表面層內與試樣相互作用，并激發出二次電子（以及其他物理信號），其中最重要的是二次電子。二次電子發射量隨試樣表面形貌而變化。二次電子信號被探測器收集、轉換成電訊號，經加速極加速后打到閃爍體上轉變成光信號，然后通過光電倍增及視頻放大器后輸入到顯像管柵極，調制與入射電子束同步掃描的顯像管亮度，在熒屏上得到反映試樣表面形貌的二次電子像。
凸凹不平的樣品表面所產生的二次電子，用二次電子探測器很容易全部收集，所以二次電子圖像無陰影效應。二次電子易受樣品電場和磁場的影響。由于二次電子的發射率與樣品表面關系極大，所以二次電子圖像可以觀察樣品表面形貌。同時由于電子束與各微表面的角度不同，掃描成像的各個面的亮度就不同，從而可獲得層次很豐富的樣品形貌圖像(圖2)。
圖2 某樣品的二次電子圖像
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