一、电子源：

       也称电子枪，产生连续不断的稳定的电子流。普通扫描电镜的电子枪由阴极（灯丝）、栅极和阳极组成。阴极采用能加热的钨丝，栅极围在阴极周围。被加热了的钨丝释放出电子，并在阳极和阴极之间施加高压，形成加速电场，从而使电子得到能量——高速飞向（在高真空镜筒中）样品。而场发射电子枪与普通钨丝电子枪有所不同，阴极呈杆状，在它的一端有个极锋利的尖点（直径小于100nm）,尖 端的电场极强，电子直接依靠“隧道”穿过势垒离开阴极，由加速电压加速产生高速电子流飞向样品。一般来说，扫描电镜加速电压通常为1——30kV。

二、电子透镜：

       将从电子枪发射出来的电子会聚成直径最小为1——5nm电子束。

三、扫描系统：

       使电子束作光栅扫描运动。

一、场发射扫描电镜分辨率高

       在场发射扫描电镜中，人们最感兴趣的信号是二次电子和背散射电子，这两种信号的发射强度随着样品表面的形貌和化学成分而变化。二次电子产区限于入射电子束射人样品的附近区域，从而获得相当高的形貌分辨率，场发射扫描电镜（FESEM)的图像分辨率已经优于1nm，为纳米和亚微米尺度的研究提供了极大的便利。这类电镜属于场发射扫描电镜的高端产品。

二、场发射扫描电镜放大倍率宽

放大倍率与分辨率密切相关，为了获得高分辨率图像，必须使用高放大倍率。光镜放大倍率有限，最 高到1500倍，透射电镜放大倍率可以高达100万倍、扫描电镜放大倍率范围可以从几倍至几十万倍，三种显微镜的放大倍率成为一个系列。在扫描电镜中，利用低倍观察样品的全貌，利用高倍研究样品的微观细节。操作时放大倍率连续可调，使用非常方便。低倍图像有光镜图像的特点，扫描电镜图像比较直观，容易解释。高倍图像可以与相应的透射电镜图像相比对。

三、场发射扫描电镜三维立体效果好

光镜和透射电镜图像景深小，只能观察样品某个平面，在深度方向上是模糊的。扫描电镜图像景深大，有的电镜在电子光学系统上经过特殊设计，可以提供几十毫米的景深范围，即一张场发射扫描电镜像不仅在X，Y两个方向上的细节清晰，而且在图像深度方向也很清楚。一幅两维图像，可以提供三维信息，使人们获得更多的微观信息量，适用于表面粗糙样品的观察，例如：金属材料断口、颗粒样品的三维形态分析。利用扫描电镜样品台的同轴心倾斜，可以获得样品的立体图像对(Stereo pairs)，经合成后，变成立体图像，使用图像分析软件可以准确测量深度方向的数据，这是扫描电镜独特的性能。

       在《新晋科研人必备“神器”——纳克微束场发射扫描电镜（上）》一文中，对扫描电镜的基础原理进行了简单介绍，纳克微束将在下文对扫描电镜的工作原理及制样成像的深层原理进行分享。

下图为SEM工作原理图

扫描电镜样品制备

       了解完SEM的工作原理，接下来是重要的制样环节。制样的重要性不可忽视，样品制备的好坏会对测试结果产生较大影响。

       优质的待测样品要具备以下特点：电、小、净、稳。

电：导电性好的样品成像效果好，导电性差的样品则需要喷金增强其导电性。

小：样品小，导电性好，且易于真空处理。

净：需要保证待测面的洁净，最 好使用酒精擦拭后再测试。

稳：保证样品粘性充足稳定在观察台上，避免样品出现晃动、浮影等现象，导致成像质量差。

       样品状态一般包括块状、薄膜、粉末、液体四种，常用的导电胶带为双面碳胶带。

样品制样过程可参考以下操作：

块状、薄膜：尺寸标准接近10mm*10mm*1mm左右的规格。

液体：先在样品台上粘好双面胶带，然后粘上干净的硅片，接着把溶液小心滴在硅片上，自然烘干。

粉末：在样品台上粘双面胶带，取少量粉末撒在胶带上，用洗耳球吹去多余的样品；个别分散性较差的样品可分散在液体溶液中，重复液体制样方法。

制样流程示意图

注：制备块体样品时，最 好在表面再粘点导电胶带，以增强导电性。

       样品制备好后，导电性好的样品可直接放入扫描电镜样品仓中进行测试，导电性差/不导电的样品则需要先进行喷金处理，再放进样品仓中抽真空进行测试。

扫描电镜示意结果图

       扫描电镜照片是灰度图像，分为二次电子像和背散射电子像，主要用于表面微观形貌观察或者表面元素分布观察。

       一般二次电子图像主要反映样品表面微观形貌，基本和自然光反映的形貌一致，特殊情况需要对比分析。背散射电子图像主要反映样品表面元素分布情况，越亮的区域，原子序数越高。看表面形貌，通常亮的区域高，暗的区域低。但非常薄的薄膜，背散射电子会造成假像；导电性差时，电子积聚也会造成假像。

       不同品牌的扫描电镜测试结果所呈现的内容也不一样。纳克微束 FE-1050系列扫描电镜除了具有较高的分辨力外，还具备自动化取样功能，配有多角度相机，能够全方位监控腔室内的情况，成像会更加清晰且全面。

（纳克微束 FE-1050系列应用案例）

       随着产品的更新迭代，扫描电镜智能化程度越来越高。纳克微束的FE-1050系列在设计之初就充分考虑到研究人员的操作体验感，增加了贴近用户设计的系统交互软件，通过软硬件结合的智能化操作流程，在最 大程度上简化用户操作，对图像中的特征物进行智能化的识别统计，即使是没有电镜使用经验的用户也可轻松上手，真正将用户从繁琐的重复操作中解放出来。

      纳克微束自成立以来，一直努力深耕于电镜行业，在继承钢研纳克技术创新基因的同时，努力夯实自身技术基础。未来，纳克微束将持续提高研发能力，推动我国电镜行业向前发展。

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2020年5月25日日本电子株式会社同步发布新款场发射扫描电子显微镜JSM-IT800系列。

JSM-IT800的场发射扫描电镜通用性强，可广泛应用于纳米材料、金属材料、半导体材料、化学化工、医学及生物学领域，可GX观察包括非导体样品及强磁性样品等。

JSM-IT800SHL分辨率可达0.5nm,成像能力强大。浸没式电子枪可提供500nA大电流，EDS和EBSD分析速度极快。

另外JSM-IT800系列还搭载了众多全新研发的电子光学技术，自动化程度极高。详情请咨询捷欧路（北京）科贸有限公司及其各地分公司。

创新点：

大束流，长寿命电子枪，智能化操作，无漏磁物镜，大开门装样，实时能谱