哈嘍小伙伴們 ，今天給大家科普一個小知識。在日常生活中我們或多或少的都會接觸到電子掃描顯微鏡基本原理_電子掃描顯微鏡_SEM的工作原理方面的一些說法，有的小伙伴還不是很了解，今天就給大家詳細的介紹一下關于電子掃描顯微鏡基本原理_電子掃描顯微鏡_SEM的工作原理的相關內容。

1、[掃描電子顯微鏡] 掃描電子顯微鏡 (scanning electron microscopy，SEM) 　　掃描電子顯微鏡是1965年發明的較現代的細胞生物學研究工具，主要是利用二次電子信號成像來觀察樣品的表面形態，即用極狹窄的電子束去掃描樣品，通過電子束與樣品的相互作用產生各種效應，其中主要是樣品的二次電子發射。

2、二次電子能夠產生樣品表面放大的形貌像，這個像是在樣品被掃描時按時序建立起來的，即使用逐點成像的方法獲得放大像。

(資料圖片僅供參考)

3、 　　掃描電子顯微鏡的制造是依據電子與物質的相互作用。

4、當一束高能的入射電子轟擊物質表面時，被激發的區域將產生二次電子、俄歇電子、特征x射線和連續譜X射線、背散射電子、透射電子，以及在可見、紫外、紅外光區域產生的電磁輻射。

5、同時，也可產生電子-空穴對、晶格振動 (聲子)、電子振蕩 (等離子體)。

6、原則上講，利用電子和物質的相互作用，可以獲取被測樣品本身的各種物理、化學性質的信息，如形貌、組成、晶體結構、電子結構和內部電場或磁場等等。

7、掃描電子顯微鏡正是根據上述不同信息產生的機理，采用不同的信息檢測器，使選擇檢測得以實現。

8、如對二次電子、背散射電子的采集，可得到有關物質微觀形貌的信息;對x射線的采集，可得到物質化學成分的信息。

9、正因如此，根據不同需求，可制造出功能配置不同的掃描電子顯微鏡。

10、 [編輯本段] SEM機構組成 　　掃描電子顯微鏡由三大部分組成：真空系統，電子束系統以及成像系統。

11、 　　以下提到掃描電子顯微鏡之處，均用SEM代替 　　真空系統 　　真空系統主要包括真空泵和真空柱兩部分。

12、真空柱是一個密封的柱形容器。

13、 　　真空泵用來在真空柱內產生真空。

14、有機械泵、油擴散泵以及渦輪分子泵三大類，機械泵加油擴散泵的組合可以滿足配置鎢槍的SEM的真空要求，但對于裝置了場致發射槍或六硼化鑭槍的SEM,則需要機械泵加渦輪分子泵的組合。

15、 　　成象系統和電子束系統均內置在真空柱中。

16、真空柱底端即為右圖所示的密封室，用于放置樣品。

17、 　　之所以要用真空，主要基于以下兩點原因： 　　電子束系統中的燈絲在普通大氣中會迅速氧化而失效，所以除了在使用SEM時需要用真空以外，平時還需要以純氮氣或惰性氣體充滿整個真空柱。

18、 　　為了增大電子的平均自由程，從而使得用于成象的電子更多。

19、 　　電子束系統 　　電子束系統由電子槍和電磁透鏡兩部分組成，主要用于產生一束能量分布極窄的、電子能量確定的電子束用以掃描成象。

20、 　　電子槍 　　電子槍用于產生電子，主要有兩大類，共三種。

21、 　　一類是利用場致發射效應產生電子，稱為場致發射電子槍。

22、這種電子槍極其昂貴，在十萬美元以上，且需要小于10-10torr的極高真空。

23、但它具有至少1000小時以上的壽命，且不需要電磁透鏡系統。

24、 　　另一類則是利用熱發射效應產生電子，有鎢槍和六硼化鑭槍兩種。

25、鎢槍壽命在30～100小時之間，價格便宜，但成象不如其他兩種明亮，常作為廉價或標準SEM配置。

26、六硼化鑭槍壽命介于場致發射電子槍與鎢槍之間，為200～1000小時，價格約為鎢槍的十倍，圖像比鎢槍明亮5～10倍，需要略高于鎢槍的真空，一般在10-7torr以上；但比鎢槍容易產生過度飽和和熱激發問題。

27、 　　電磁透鏡 　　熱發射電子需要電磁透鏡來成束，所以在用熱發射電子槍的SEM上，電磁透鏡必不可少。

28、通常會裝配兩組： 　　匯聚透鏡：顧名思義，匯聚透鏡用匯聚電子束，裝配在真空柱中，位于電子槍之下。

29、通常不止一個，并有一組匯聚光圈與之相配。

30、但匯聚透鏡僅僅用于匯聚電子束，與成象會焦無關。

31、 　　物鏡：物鏡為真空柱中最下方的一個電磁透鏡，它負責將電子束的焦點匯聚到樣品表面。

32、 　　成像系統 　　電子經過一系列電磁透鏡成束后，打到樣品上與樣品相互作用，會產生次級電子、背散射電子、歐革電子以及X射線等一系列信號。

33、所以需要不同的探測器譬如次級電子探測器、X射線能譜分析儀等來區分這些信號以獲得所需要的信息。

34、雖然X射線信號不能用于成象，但習慣上，仍然將X射線分析系統劃分到成象系統中。

35、 　　有些探測器造價昂貴，比如Robinsons式背散射電子探測器，這時，可以使用次級電子探測器代替，但需要設定一個偏壓電場以篩除次級電子。

36、 [編輯本段] SEM的工作原理 　　 [光學顯微鏡、TEM、SEM成像原理比較] 光學顯微鏡、TEM、SEM成像原理比較 SEM 的工作原理是用一束極細的電子束掃描樣品，在樣品表面激發出次級電子，次級電子的多少與電子束入射角有關，也就是說與樣品的表面結構有關，次級電子由探測體收集，并在那里被閃爍器轉變為光信號，再經光電倍增管和放大器轉變為電信號來控制熒光屏上電子束的強度，顯示出與電子束同步的掃描圖像。

37、圖像為立體形象，反映了標本的表面結構。

38、為了使標本表面發射出次級電子，標本在固定、脫水后，要噴涂上一層重金屬微粒，重金屬在電子束的轟擊下發出次級電子信號。

本文到此分享完畢，希望對大家有所幫助。

關鍵詞： 掃描電子顯微鏡原理