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分辨率是扫描电子显微镜 (Scanning Electron Microscope, SEM)基本的性能判断指标，对成像而言，它是指能分辨两点之间的最小距离；对微区成分分析而言，它是指能分辨的最小区域。分辨距离或区域越小，性能越好，分辨率越高。

一般来说，扫描电子显微镜的分辨率可能会受到以下因素的影响：

一、入射电子束束斑直径

该项指标决定了扫描电镜分辨率的极限，一般场发射电子枪可使束斑直径小于3nm。

二、入射电子束在样品中的扩展效应

扩散程度取决于入射束电子能量的高低和样品原子序数的大小。入射束能量越高，样品原子序数越小，则电子束作用体积越大，产生信号的区域随电子束的扩散而增大，从而降低了分辨率。

三、调制信号

分辨率与信号本身的能量和信号取样的区域范围相关，以二次电子为调制信号为例。当二次电子为调制信号时，由于其能量低(小于50 eV)，平均自由程短（10~100nm左右），只有在表层50～100nm的深度范围内的二次电子才能逸出样品表面，发生散射次数很有限，基本未向侧向扩展，因此，二次电子像分辨率约等于束斑直径，即扫描电镜分辨本领的极限。

除了上述因素以外，图像分辨率还和工作条件密切相关，加速电压、束流束斑、工作距离、光阑大小、明暗对比度、探测器的选择等都会影响成像质量。例如，不管任何电镜、任何电压束流条件，都是工作距离越近，分辨率越好。不过工作距离越近，操作越危险，需要操作者谨慎操作避免试样碰撞极靴；且工作距离越近，试样允许的倾转角度也会受到更大的限制。

由此可见，作为一种精密科学仪器，扫描电镜的使用是有较高操作要求的。而为了降低使用门槛，纳克微束FE-1050系列扫描电子显微镜进行了针对性的改进。一方面，在新一代电子光学镜筒的加持下，FE-1050系列展现出低电压、高分辨的卓 越性能，达到1.5nm@1kV的国际先进水平；另一方面，FE-1050系列还配备了27个端口拓展以及宽大的主真空舱室，能够轻松应对各类成像、分析需求。

当下，加快尖端科研仪器装备的国产化替代已成为实现高水平科技自立自强的重要工作，为强化战略科技力量，近期国家陆续出台多个相关政策，设立综合性国家科学中心、西部科学城等多个重大科技专项并推动其建设，以实现关键核心技术的加速发展。

纳克微束作为央企科研国家队积极响应国家号召，致力于推动中国显微技术行业高质量发展，助力我国科学与技术硬实力提升。未来，纳克微束将陆续在全国各地布局演示中心，进一步探索材料科学、半导体、新能源、生命科学等前沿科技领域的应用场景，推动国产扫描电镜行业的高质量发展。

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自1965年第 一台商品扫描电镜问世以来，经过50多年的不断改进，扫描电镜的分辨率已经大大提高，而且大多数扫描电镜都能与X射线能谱仪等附件或探测器组合，成为一种多功能的电子显微仪器。在材料领域中，扫描电镜发挥着极其重要的作用，可广泛应用于各种材料的形态结构、界面状况、损伤机制及材料性能预测等方面的研究，如图1所示的纳克微束FE-1050系列场发射扫描电镜。

图1 纳克微束FE-1050系列场发射扫描电镜

场发射扫描电镜组成结构可分为镜体和电源电路系统两部分，镜体部分由电子光学系统、信号收集和显示系统以及真空系统组成，电源电路系统为单一结构组成。

1.1 电子光学系统

由电子枪、电磁透镜、扫描线圈和样品室等部件组成。其作用是用来获得扫描电子束，作为信号的激发源。为了获得较高的信号强度和图像分辨率，扫描电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径。

1.2 信号收集

检测样品在入射电子作用下产生的物理信号，然后经视频放大作为显像系统的调制信号。1.3 真空系统

真空系统的作用是为保证电子光学系统正常工作，防止样品污染，一般情况下要求保持10-4~10-5Torr的真空度。

1.4 电源电路系统

电源系统由稳压，稳流及相应的安全保护电路所组成，其作用是提供扫描电镜各部分所需的电源。

图3为扫描电镜工作原理示意图，具体如下：由电子枪发出的电子束在加速电压（通常200V～30kV）的作用下，经过两三个电磁透镜组成的电子光学系统，电子束被聚成纳米尺度的束斑聚焦到试样表面。与显示器扫描同步的电子光学镜筒中的扫描线圈控制电子束，在试样表面的微小区域内进行逐点逐行扫描。由于高能电子束与试样相互作用，从试样中发射出各种信号（如二次电子、背散射电子、X射线、俄歇电子、阴极荧光、吸收电子等）。

图3 扫描电镜的工作原理示意图

这些信号被相应的探测器接收，经过放大器、调制解调器处理后，在显示器相应位置显示不同的亮度，形成符合人类观察习惯的二维形貌图像或者其他可以理解的反差机制图像。

由于图像显示器的像素尺寸远大于电子束斑尺寸，且显示器的像素尺寸小于等于人类肉眼通常的分辨率，显示器上的图像相当于把试样上相应的微小区域进行了放大，而显示图像有效放大倍数的限度取决于扫描电镜分辨率的水平。

早期输出模拟图像主要采用高分辨照相管，用单反相机直接逐点记录在胶片上，然后冲洗相片。随着电子技术和计算机技术的发展，如今扫描电镜的成像实现了数字化图像，模拟图像电镜已经被数字电镜取代。

扫描电镜是科技领域应用最多的微观组织和表面形貌观察设备，了解扫描电镜的工作原理及其应用方法，有助于在科学研究中利用好扫描电镜这个工具，对样品进行全面细致的研究。

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