掃描電子顯微鏡的工作原理：

掃描電鏡是用聚焦電子束在試樣表面逐點掃描成像。試樣為塊狀或粉末顆 粒，成像信號可以是二次電子、背散射電子或吸收電子。其中二次電子是主要 的成像信號。由電子槍發射的能量為 5 ～ 35keV 的電子，以其交 叉斑作為電子源，經二級聚光鏡及物鏡的縮小形成具有一定能量、一定束流強度 和束斑直徑的微細電子束，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。聚焦電子束與試樣相互作用?產生二次電子發射（以及其它物 理信號），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，經視頻放大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，得到反映試樣表面形貌的二次電子像。

掃描電鏡具有以下的特點：

(1) 可以觀察直徑為0 ～ 30mm的大塊試樣(在半導體工業可以觀察更大直徑)，制樣方法簡單。

(2) 場深大、三百倍于光學顯微鏡，適用于粗糙表面和斷口的分析觀察；圖像富有立體感、真實感、易于識別和解釋。

(3) 放大倍數變化范圍大，一般為 15 ～ 200000 倍，對于多相、多組成的非均勻材料便于低倍下的普查和高倍下的觀察分析。

(4) 具有相當高的分辨率，一般為 3.5 ～ 6nm。

(5) 可以通過電子學方法有效地控制和改善圖像的質量，如通過調制可改善圖像反差的寬容度，使圖像各部分亮暗適中。采用雙放大倍數裝置或圖像選擇器，可在熒光屏上同時觀察不同放大倍數的圖像或不同形式的圖像。

(6) 可進行多種功能的分析。與 X 射線譜儀配接，可在觀察形貌的同時進行微區成分分析；配有光學顯微鏡和單色儀等附件時，可觀察陰極熒光圖像和進行陰極熒光光譜分析等。

(7) 可使用加熱、冷卻和拉伸等樣品臺進行動態試驗，觀察在不同環境條件下的相變及形態變化等。

掃描電鏡的主要結構：

1.電子光學系統：電子槍；聚光鏡（控制器；掃描偏轉線圈。

3.信號探測放大系統：探測二次電子、背散射電子等電子信號。

4.圖像顯示和記錄系統：早期SEM采用顯像管、照相機等。數字式SEM采用計算機系統進行圖像顯示和記錄管理。

5.真空系統：真空度高于 10 -4 Torr 。常用/機械真空泵、擴散泵、渦輪分子泵

6.電源系統：高壓發生裝置、高壓油箱。

掃描電鏡主要指針：

1.放大倍數 M=L/l

2.分辨率（本領） 影響分辨本領的主要因素：入射電子束斑的大小，成像信號（二次電子、背散射電子等）。

3.掃描電鏡的場深 掃描電鏡的場深是指電子束在試樣上掃描時，可獲得清晰圖像的深度范圍。當一束微細的電子束照射在表面粗糙的試樣上時，由于電子束有一定發散度，除了焦平面處，電子束將展寬，場深與放大倍數及孔徑光闌有關。

試樣制備：

1 ．對試樣的要求：試樣可以是塊狀或粉末顆粒，在真空中能保持穩定，含有水分的試樣應先烘干除去水分，或使用臨界點干燥設備進行處理。表面受到污染的試樣，要在不破壞試樣表面結構的前提下進行適當清洗，然后烘干。新斷開的斷口或斷面，一般不需p進行處理，以免破壞斷口或表面的結構狀態。有些試樣的表面、斷口需要進行適當的侵 蝕，才能暴露某些結構細節，則在侵蝕后應將表面或斷口清洗干凈，然后烘干。對磁性試樣要預先去磁，以免觀察時電子束受到磁場的影響。試樣大小要適合儀器專用樣品座的尺寸，不能過大，樣品座尺寸各儀器不均相同，一般小的樣品座為Φ3～5mm，大的樣品座為Φ30～50mm，以分別用來放置不同大小的試樣，樣品的高度也有一定的限制，一般在5～10mm左右。

2 ．掃描電鏡的塊狀試樣制備是比較簡便的。對于塊狀導電材料，除了大小要適合儀器樣品座尺寸外，基本上不需進行什么制備，用導電膠把試樣粘結在樣品座上，即可放在掃描電鏡中觀察。對于塊狀的非導電或導電性較差的材料，要行鍍膜處理，在材料表面形成一層導電膜。以避免電荷積累，影響圖像質量。

3 、粉末試樣的制備：先將導電膠或雙面膠紙粘結在樣品座上，再均勻地把粉末樣撒在上面，用洗耳球吹去未粘住的粉末，再鍍上一層導電膜，即可上電鏡觀察。

4 、鍍膜：鍍膜的方法有兩種，一是真空鍍膜，另一種是離子濺射鍍膜。，需要鍍膜的樣品放在作為陽極的樣品臺上，則被正離子轟擊而濺射出來的靶材原子沉積在試樣上，形成一定厚度的鍍膜層。 離子濺射時常用的氣體為惰性氣體氬，要求不高時，也可以用空氣，氣壓約為 5 X 10 -2 Torr 。離子濺射鍍膜與真空鍍膜相比，其主要優點是：（ 1 ）裝置結構簡單，使用方便，濺射一次只需幾分鐘，而真空鍍膜則要半個小時以上。（ 2 ）消耗貴金屬少，每次僅約幾毫克。（ 3 ）對同一種鍍膜材料，離子濺射鍍膜質量好，能形成顆粒更細、更致密、更均勻、附著力更強的膜。