给大家分享分享：我对扫描电镜的一点认识

因为工作的原因，我在数月前接触到了扫描电镜这种高深昂贵的仪器；但因为大学时的荒废与疏忽，不得已工作后又拿起了课本，开始普及一下自己对扫描电镜原理、技术知识的了解。下文是我数月来学习扫描电镜的一点总结，可能会有一些言语上的不严谨，仅供大家批评指正啦!

因为目前我的学习还不够彻底，并没有洋洋洒洒写很多，只是就扫描电镜的原理、结构、分类等谈了谈自己的一点初步了解，欢迎大家一起讨论交流。



由于光具有波动性，其衍射现象限制了光学显微镜分辨本领的进一步提高，所以观察尺度在200nm以下的物体几乎是光学显微镜不可逾越的鸿沟，这时就需要波长更短的发射源来观察物体。于是，科学家们便发明了电子显微镜，扫描电子显微镜便是其中一种。

一、扫描电镜基本原理



扫描电镜原理示意图

如上图所示，由顶端的电子枪发射一束电子，成为电子源；该电子源在加速电压、第一及第二聚光镜、物镜的作用下，缩小成一束狭细的电子束并聚焦在样品面上，然后在偏转线圈的作用下，在样品表面形成相似于电视机上的扫描光栅，由此激发出多种电子信号。

在这些电子信号中，二次电子是最基本和最主要的成像信号，其强弱随样品的表面形貌和组成元素的不同而有所变化。最后，二次电子信号被探测器收集后，经转换、放大处理后，最终成像在显示系统上，这样即获得反映样品表面各种特征的三维图像。

二、扫描电镜基本结构

一般来说，扫描电镜的主要结构可分为电子光学系统、样品室、真空系统、成像系统4大部分。

(1)、电子光学系统主要由电子枪，电磁透镜、扫描线圈等部分组成。其中，作为信号激发源的电子枪主要有三种：钨灯丝电子枪、场发射电子枪和六硼化镧电子枪，目前市场中常见的主要是钨灯丝电子枪与场发射电子枪两种。

(2)、顾名思义，样品室是用来盛放检测样品的，内部设有样品台及信号检测器。随着样品检测需求的增多，样品室的功能也越来越多，如样品可在其中作平移、转动，还能够观察在加热、制冷条件下的样品形貌变化。

(3)、真空系统是扫描电镜工作的一个最基本的保障，真空系统出现故障，则整个设备便处于瘫痪状态。目前，扫描电镜一般要求保持10-4-10-5Torr的真空度，常采用涡轮分子泵或油扩散泵进行抽真空。

(4)、成像系统是用来观察样品表面形貌的重要部分；如上面所述，二次电子信号是扫描电镜最常用的成像信号，但目前背散射电子、X射线等电子信号也逐渐成为扫描电镜用于观察样品形貌的重要信息来源。

三、扫描电镜主要分类

若按电子枪材料分类，扫描电镜可以分为钨丝枪扫描电镜、场发射扫描电镜、六硼化镧枪扫描电镜。其中，六硼化镧枪扫描电镜最为少见，目前仅用于某些特定领域。而在钨灯丝和场发射的基础上，又逐渐出现了高低真空扫描电镜、低电压扫描电镜、超大样品室扫描电镜、台式小型扫描电镜、环境扫描电镜等各种功能的扫描电镜。

目前市场中的扫描电镜主要供应商包括FEI、日本电子、日立高新、德国蔡司、安捷伦科技、日本岛津、欧洲TESCAN、英国CamScan、中科科仪(目前唯一一家国产扫描电镜供应商)。

自我感觉哈，论技术而言，FEI的技术是最好的；但论销量来说，日本电子与日立高新应该是最多的。

四、扫描电镜应用浅析

扫描电镜集成了电子光学技术、真空技术、精细机械以及计算机控制技术，是用于研究表面微观世界的一种全能电子光学仪器。凭借其在分辨率(可高达0.01nm以下)、放大倍率(5到20万倍)、景深等方面的巨大优越性，扫描电镜目前已成为科学研究和工业生产中表征微观器件的重要手段和主要工具，在材料学、生物学、医学、半导体集成电路、刑事侦查、灾害鉴定等领域得到了广泛的应用。



至于具体的应用实例，我看原创大赛中的原创照片都不错，而且目前我还没有太多的上机经验与实验照片，所以具体的应用实例就不再班门弄斧了。