（中國粉體技術(shù)網(wǎng)/三水）1935年，法國卡諾爾就提出了掃描電子顯微鏡的設(shè)計(jì)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(tái)掃描電子顯微鏡（scanning electronmicroscope，SEM）,簡稱掃描電鏡。1965年，第一臺(tái)商用掃描電鏡問世。它是用細(xì)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(chǎn)生的二次電子、背散射電子等信息對(duì)樣品表面或斷口形貌進(jìn)行觀察。所以，掃描電鏡是顯微結(jié)構(gòu)分析的主要儀器，已廣泛用于材料、冶金、礦物、生物學(xué)等領(lǐng)域，成為一種使用效率極高的大型分析儀器。
一束細(xì)聚焦的電子束轟擊試樣表面時(shí)，入射電子與試樣的原子核和核外電子將產(chǎn)生彈性或非彈性散射作用，并激發(fā)出反映試樣形貌、結(jié)構(gòu)和組成的各種信息，包括：二次電子、背散射電子、陰極發(fā)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(chǎn)生的主要信息
其成像過程為：從電子槍發(fā)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(huì)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(shí)，在掃描線圈驅(qū)動(dòng)下，于試樣表面按一定時(shí)間、空間順序作柵網(wǎng)式掃描，經(jīng)物鏡再次會(huì)聚成很小的斑點(diǎn)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(nèi)與試樣相互作用，并激發(fā)出二次電子（以及其他物理信號(hào)），其中最重要的是二次電子。二次電子發(fā)射量隨試樣表面形貌而變化。二次電子信號(hào)被探測(cè)器收集、轉(zhuǎn)換成電訊號(hào)，經(jīng)加速極加速后打到閃爍體上轉(zhuǎn)變成光信號(hào)，然后通過光電倍增及視頻放大器后輸入到顯像管柵極，調(diào)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(chǎn)生的二次電子，用二次電子探測(cè)器很容易全部收集，所以二次電子圖像無陰影效應(yīng)。二次電子易受樣品電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響。由于二次電子的發(fā)射率與樣品表面關(guān)系極大，所以二次電子圖像可以觀察樣品表面形貌。同時(shí)由于電子束與各微表面的角度不同，掃描成像的各個(gè)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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