掃描電子顯微鏡 (SEM) 利用聚焦的高能電子束生成樣品的高清放大二維圖像。為此目的，電子束被引導(dǎo)到固體樣品表面的選定部分上。光束的電子與樣品之間的相互作用導(dǎo)致產(chǎn)生各種信號(hào)。這些信號(hào)被記錄和進(jìn)一步處理以產(chǎn)生數(shù)字格式的圖像。它可用于揭示樣品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、樣品的外部紋理、物質(zhì)的化學(xué)成分以及構(gòu)成樣品的元素的取向和排列等信息。掃描電子顯微鏡最早由德國(guó)研究人員、應(yīng)用物理學(xué)家和發(fā)明家曼弗雷德·馮·阿登于 1937 年制造。掃描電子顯微鏡的放大倍率通常在 20X 到大約 30,000X 的范圍內(nèi)。掃描電子顯微鏡的空間分辨率范圍為 50 至 100 nm。

文章索引（點(diǎn)擊跳轉(zhuǎn)）

• 掃描電子顯微鏡的工作 

• 掃描電子顯微鏡的應(yīng)用 

• 掃描電子顯微鏡的優(yōu)點(diǎn) 

• 掃描電子顯微鏡的缺點(diǎn) 

掃描電子顯微鏡的工作 

掃描電子顯微鏡的工作通常取決于反射電子撞擊樣品表面后的檢測(cè)。掃描電子顯微鏡的主要元件是電子源。通常，在大多數(shù)掃描電子顯微鏡中，加熱的鎢絲用作電子源。在這里，熱量?jī)A向于為電子提供更多能量，從而將它們引導(dǎo)到特定方向并產(chǎn)生單個(gè)聚焦電子束。陽(yáng)極或帶正電的電極板存在于電子源和電容器之間。陽(yáng)極的主要目的是將電子偏轉(zhuǎn)并使其排列成一條細(xì)而單一的直線。這是因?yàn)殡娮由蠋в胸?fù)電荷，而陽(yáng)極板帶正電荷。掃描線圈和物鏡位于聚光器下方。源產(chǎn)生的電子束通過(guò)聚光鏡、掃描線圈和物鏡。當(dāng)電子束中包含的電子撞擊樣品時(shí)，它們會(huì)隨機(jī)反射并在各個(gè)方向上散射。這被稱為電子逃逸，它幫助用戶建立散射和保留電子數(shù)量之間的關(guān)系。由于電子-樣品相互作用和電子逃逸而產(chǎn)生的信號(hào)被檢測(cè)器檢測(cè)到。檢測(cè)器還連接到傳感器。樣品通常由凹凸和凹谷組成。當(dāng)電子撞擊樣品的凸塊區(qū)域時(shí)，更多的電子傾向于逃逸，而當(dāng)電子撞擊山谷時(shí)，相對(duì)較少的電子設(shè)法反射和逃逸。

掃描電子顯微鏡的應(yīng)用 

掃描電子顯微鏡被用作許多領(lǐng)域的分析工具，包括生物學(xué)、制藥業(yè)、制造業(yè)、物理實(shí)驗(yàn)室等等。掃描電子顯微鏡的一些主要用途如下：

1. 掃描電子顯微鏡廣泛用于能量色散X射線光譜儀進(jìn)行點(diǎn)化學(xué)分析。

2. 主要用于生物實(shí)驗(yàn)室，在細(xì)胞水平上研究微生物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

3. 掃描電子顯微鏡在工業(yè)上有多種應(yīng)用。例如，它可以用來(lái)研究固體物體的表面，分析原子在各種元素中的分布。

4. 美容師使用掃描電子顯微鏡來(lái)分析微小化妝品成分的細(xì)節(jié)。

5. 制造業(yè)使用掃描電子顯微鏡來(lái)尋找制成品中的污染物和雜質(zhì)。

6.各行業(yè)的質(zhì)量控制部門使用掃描電子顯微鏡來(lái)確定特定物質(zhì)的純度。例如，制藥行業(yè)使用它們對(duì)藥物、藥品和其他產(chǎn)品進(jìn)行好壞測(cè)試。

7. 掃描電子顯微鏡也用于元素的定性化學(xué)分析，通過(guò)提供清晰放大的晶體結(jié)構(gòu)圖像。

8. 掃描電子顯微鏡在納米技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域具有相當(dāng)優(yōu)勢(shì)。它可以提供尺寸超過(guò) 50nm 的物體的精確測(cè)量和詳細(xì)圖像。

9. 可用于區(qū)分多相樣品的不同相。

10. 部分掃描電子顯微鏡配備有衍射背散射電子探測(cè)器，有助于檢查和確定物質(zhì)的顯微結(jié)構(gòu)和晶體取向。

11. 掃描電子顯微鏡通常用于生成物體的高清圖像，這些圖像可以顯示化合物的空間變化。

12. 當(dāng)需要對(duì)樣品上的選擇點(diǎn)位置進(jìn)行分析時(shí)，通常首選掃描電子顯微鏡。

13. 一般用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，觀察細(xì)菌與皮膚和身體器官的相互作用。這有助于醫(yī)生確定細(xì)菌性疾病的性質(zhì)并找到治療方法。

掃描電子顯微鏡的優(yōu)點(diǎn) 

與其他顯微鏡相比，掃描電子顯微鏡非常具有優(yōu)勢(shì)。下面列出了其中一些優(yōu)點(diǎn)：

1. 掃描電子顯微鏡用戶友好且易于使用。

2. 他們可以產(chǎn)生和生成數(shù)字格式的結(jié)果。

3. 掃描電鏡可以快速得出結(jié)果，即在幾分鐘內(nèi)即可獲得數(shù)據(jù)。

4. 掃描電子顯微鏡需要最少的樣品制備。

5、掃描電鏡的分辨率顯著提高。

掃描電子顯微鏡的缺點(diǎn) 

掃描電子顯微鏡有一定的局限性和缺點(diǎn)。其中一些如下：

1、掃描電鏡比較貴。

2. 有些顯微鏡在使用前必須滿足某些特殊條件。例如，房間必須沒(méi)有振動(dòng)和電磁輻射。

3. 掃描電子顯微鏡結(jié)構(gòu)龐大。

4. 掃描電子顯微鏡的正常操作必須保持一致的電壓電平。這可能需要額外的電子電路或電壓調(diào)節(jié)器來(lái)將電壓幅度固定為恒定值。

5. 此類顯微鏡應(yīng)安裝冷卻系統(tǒng)。

6. 樣品應(yīng)該足夠小以適合顯微鏡的腔室。樣品的水平尺寸不應(yīng)超過(guò) 10 厘米，而垂直尺寸受到更多限制，必須小于 40 毫米。

7. 使用掃描電子顯微鏡檢查的樣品必須是固體。濕樣不適合，需要先爆破。

8、掃描電鏡不能用于氫、氦、鋰等輕質(zhì)材料。

9. 為了借助掃描電子顯微鏡研究絕緣體樣品，需要在其表面涂上導(dǎo)電涂層。但是，如果設(shè)備能夠在低真空模式下工作，則可以忽略不計(jì)。

10. 無(wú)法借助掃描電子顯微鏡掃描活體樣本。