電鏡學堂 | 掃描電子顯微鏡的基本原理（一）

第一節(jié)   掃描電鏡的工作方式

　　　圖2-1為掃描電鏡工作原理示意圖。由電子槍發(fā)出的電子束在加速電壓（通常200V～30kV）的作用下，經過兩三個電磁透鏡組成的電子光學系統(tǒng)，電子束被聚成納米尺度的束斑聚焦到試樣表面。與顯示器掃描同步的電子光學鏡筒中的掃描線圈控制電子束，在試樣表面一定微小區(qū)域內進行逐點逐行掃描。由于高能電子束與試樣相互作用，從試樣中發(fā)射出各種信號（如二次電子、背散射電子、X射線、俄歇電子、陰極熒光、吸收電子等）。

圖2-1 掃描電鏡的工作原理示意圖

　　這些信號被相應的探測器接收，經過放大器、調制解調器處理后，在顯示器相應位置 顯示不同的亮度，形成符合我們人類觀察習慣的反映試樣二維形貌的圖像或者其他可以理解的反差機制圖像。

　　由于圖像顯示器的像素尺寸遠大于電子束斑尺寸，（0.1 mm/1nm=100，000 倍 ）而且顯示器的像素尺寸小于等于人類肉眼通常的分辨率，這樣顯示器上的圖像相當于把試樣上相應的微小區(qū)域進行了放大。通過調節(jié)掃描線圈偏轉磁場，可以控制電子束在試樣表面掃描區(qū)域的大小，理論上掃描區(qū)域可以無限小，但可以顯示的圖像有效放大倍數(shù)的限度取決掃描電鏡分辨率的水平。早期模擬圖像輸出采用高分辨照相管，用單反相機直接逐點記錄在膠片上，然后沖洗相片。不過隨著電子技術和計算機技術的發(fā)展，如今掃描電鏡的成像完全實現(xiàn)了數(shù)字化圖像。