自从1965年第一台商(shāng)品扫描電(diàn)镜问世以来，经过40多(duō)年的不断改进，扫描電(diàn)镜的分(fēn)辨率从第一台的25nm提高到现在的0.01nm，而且大多(duō)数扫描電(diàn)镜都能(néng)与X射線(xiàn)波谱仪、X射線(xiàn)能(néng)谱仪等组合，成為(wèi)一种对表面微观世界能(néng)够经行全面分(fēn)析的多(duō)功能(néng)電(diàn)子显微仪器。

用(yòng)扫描電(diàn)镜可(kě)直接对晶體(tǐ)缺陷及生成过程进行研究，可(kě)观测金属材料内部原子及其真实边界的集结模式，还可(kě)观测不同情况下边界的运动模式，也可(kě)对晶體(tǐ)进行表面机械加工造成的破坏及辐射损伤进行检验等等。

1、扫描電(diàn)镜的结构及主要性能(néng)

扫描電(diàn)镜大致可(kě)以分(fēn)為(wèi)镜體(tǐ)与電(diàn)源電(diàn)路系统两个组成部分(fēn)。镜體(tǐ)部分(fēn)主要包括電(diàn)子光學(xué)系统，信号收集与显示系统，真空抽气系统。

（1）電(diàn)子光學(xué)系统

由電(diàn)子枪，電(diàn)磁透镜，扫描線(xiàn)圈和样品室等部件组成。其作用(yòng)是用(yòng)来获得扫描電(diàn)子束，作為(wèi)信号的激发源。為(wèi)了获得较高的信号强度和图像分(fēn)辨率，扫描電(diàn)子束应具有(yǒu)较高的亮度和尽可(kě)能(néng)小(xiǎo)的束斑直径。

（2）信号收集及显示系统

检测样品在入射電(diàn)子作用(yòng)下产生的物(wù)理(lǐ)信号，然后经视频放大作為(wèi)显像系统的调制信号。现在普遍使用(yòng)的是電(diàn)子检测器，它由闪烁體(tǐ)，光导管和光電(diàn)倍增器所组成。

（3）真空系统

真空系统的作用(yòng)是為(wèi)保证電(diàn)子光學(xué)系统正常工作，防止样品污染，一般情况下要求保持10-4~10-5Torr的真空度。

（4）電(diàn)源系统

電(diàn)源系统由稳压，稳流及相应的安全保护電(diàn)路所组成，其作用(yòng)是提供扫描電(diàn)镜各部分(fēn)所需的電(diàn)源。

（5）各类显微镜主要性能(néng)的比较

2、扫描電(diàn)镜工作原理(lǐ)

扫描電(diàn)镜由電(diàn)子枪发射出来的電(diàn)子束，在加速電(diàn)压的作用(yòng)下，经过磁透镜系统汇聚，形成直径為(wèi)5nm，经过二至三个電(diàn)磁透镜所组成的電(diàn)子光學(xué)系统，電(diàn)子束会聚成一个细的電(diàn)子束聚焦在样品表面。在末级透镜上边装有(yǒu)扫描線(xiàn)圈，在它的作用(yòng)下使電(diàn)子束在样品表面扫描。由于高能(néng)電(diàn)子束与样品物(wù)质的交互作用(yòng)，结果产生了各种信息：二次電(diàn)子、背反射電(diàn)子、吸收電(diàn)子、X射線(xiàn)、俄歇電(diàn)子、阴极发光和透射電(diàn)子等。这些信号被相应的接收器接收，经放大后送到显像管的栅极上，调制显像管的亮度。由于经过扫描線(xiàn)圈上的電(diàn)流是与显像管相应的亮度一一对应，也就是说，電(diàn)子束打到样品上一点时，在显像管荧光屏上就出现一个亮点。

扫描電(diàn)镜正是这样利用(yòng)逐点成像将样品表面的不同特性，依次、成比例地变换成视频信号来完成一帧，这样，我们就可(kě)以从荧光屏中看到试样表面多(duō)种特征图像。

（1）扫描電(diàn)镜衬度像

a. 二次電(diàn)子像

在入射電(diàn)子束作用(yòng)下被轰击出来并离开样品表面的核外電(diàn)子叫做二次電(diàn)子。这是一种真空中的自由電(diàn)子。二次電(diàn)子一般都是在表层5~10nm深度范围内发射出来的，它对样品的表面形貌十分(fēn)敏感，因此，能(néng)非常有(yǒu)效地显示样品的表面形貌。二次電(diàn)子的产额和原子序数之间没有(yǒu)明显的依赖关系，所以不能(néng)用(yòng)它来进行成分(fēn)分(fēn)析。

b.背散射電(diàn)子像

背散射電(diàn)子是被固體(tǐ)样品中的原子核反弹回来的一部分(fēn)入射電(diàn)子，背散射電(diàn)子来自样品表层几百纳米的深度范围。由于它的产能(néng)随样品原子序数增大而增多(duō)，所以不仅能(néng)用(yòng)作形貌分(fēn)析，而且可(kě)以用(yòng)来显示原子序数衬度，定性地用(yòng)作成分(fēn)分(fēn)析。

背散射電(diàn)子信号强度遠(yuǎn)低于二次電(diàn)子，因此粗糙表面原子序数衬度常被形貌衬度掩盖。

（2）扫描電(diàn)镜的附件

扫描電(diàn)镜一般都配有(yǒu)波谱仪或者能(néng)谱仪。波谱仪和能(néng)谱仪是不能(néng)互相取代的，只能(néng)是互相补充。

波谱仪是利用(yòng)布拉格方程2dsinθ=λ，从试样激发出了X射線(xiàn)经适当的晶體(tǐ)分(fēn)光，波長(cháng)不同的特征X射線(xiàn)将有(yǒu)不同的衍射角2θ。波谱仪是微區(qū)成分(fēn)分(fēn)析的有(yǒu)力工具。波谱仪的波長(cháng)分(fēn)辨率是很(hěn)高的，但是由于X射線(xiàn)的利用(yòng)率很(hěn)低，所以它使用(yòng)范围有(yǒu)限。

能(néng)谱仪是利用(yòng)X光量子的能(néng)量不同来进行元素分(fēn)析的方法，对于某一种元素的X光量子从主量子数為(wèi)n1的层跃迁到主量子数為(wèi)n2的层上时，有(yǒu)特定的能(néng)量ΔE=En1-En2。能(néng)谱仪的分(fēn)辨率高，分(fēn)析速度快，但分(fēn)辨本领差，经常有(yǒu)谱線(xiàn)重叠现象，而且对于低含量的元素分(fēn)析准确度很(hěn)差。

（来源：网络，版权归原作者，若有(yǒu)侵权请联系删除）