掃描式電子顯微鏡(SEM)是一種重要的表面分析工具，電子源通常是熱陰極或場發(fā)射陰極。熱陰極通過加熱鎢絲等材料，使其發(fā)射電子；場發(fā)射陰極則利用強電場從陰極表面提取電子。發(fā)射出的電子經(jīng)過陽極的加速，獲得較高的動能，形成高速電子束。
-電子束聚焦與偏轉：加速后的電子束進入由電磁透鏡組成的電子光學系統(tǒng)。電磁透鏡的作用類似于光學顯微鏡中的玻璃透鏡，但使用的是磁場來聚焦電子束。通過調(diào)整電磁透鏡的電流，可以準確控制電子束的聚焦和發(fā)散，使其匯聚成一個細小且能量集中的電子探針。隨后，電子束在掃描線圈產(chǎn)生的磁場作用下，按照一定的順序在樣品表面上進行逐點、逐行的掃描。
-信號產(chǎn)生與收集：當高能電子束轟擊樣品表面時，會與樣品中的原子發(fā)生相互作用，產(chǎn)生多種物理信號，如二次電子、背散射電子、特征X射線、俄歇電子等。其中，二次電子是主要的成像信號，它是樣品表面被激發(fā)出的低能電子，對樣品表面的形貌非常敏感，能夠清晰地反映出樣品的表面微觀結構。背散射電子則與樣品的原子序數(shù)有關，可用于分析樣品的成分和晶體結構等信息。這些信號被相應的探測器收集，并轉化為電信號。
-信號處理與圖像顯示：探測器收集到的電信號經(jīng)過放大、處理和轉換后，輸入到顯像管或其他顯示設備中。顯像管中的電子束與掃描電鏡中的電子束同步掃描，根據(jù)樣品表面不同區(qū)域產(chǎn)生的信號強度差異，在熒光屏上形成明暗不同的圖像，即掃描電鏡圖像。這樣，我們就可以觀察到樣品表面的微觀形貌和結構。
掃描式電子顯微鏡的使用注意事項：
1.樣品要求
-尺寸適中：樣品尺寸應適合樣品臺的大小和儀器的觀察范圍。
-干燥無水：樣品必須干燥，避免水分影響真空度和成像質量。
-導電性良好：對于非導電樣品，需進行鍍膜處理以提高導電性。
2.儀器操作
-嚴格遵守操作規(guī)程：按照儀器操作手冊進行操作，避免誤操作導致儀器損壞或樣品污染。
-控制真空度：定期檢查真空泵和密封件，確保真空度符合要求。若真空度下降，應及時檢查并修理。
-注意電子束參數(shù)：根據(jù)樣品性質選擇合適的電子束參數(shù)，避免過高的加速電壓或探針電流對樣品造成損傷。
3.安全防護
-防X射線：在觀察過程中，注意防護X射線輻射，避免對人體造成傷害。
-防靜電：在操作過程中，注意防靜電措施，避免靜電對儀器和樣品造成干擾。
4.日常維護
-定期清潔：定期清潔儀器表面、樣品室和鏡頭等部位，保持儀器整潔。
-檢查耗材：定期檢查并更換鎢絲、光闌等耗材，確保儀器性能穩(wěn)定。
