1.扫描电子显微镜的成像原理：
与透射电镜完全不同，它不用电磁透镜放大成像。
而是以类似电视摄影显像的方式。
利用细聚焦高能电子束在样品表面扫描时激发出来的各种物理信号来调制成像的。
扫描电子显微镜的特点：
①高分辨率：普通钨灯丝扫描电镜其二次电子像的分辨率达3～4nm；而场发射扫描电镜可达1～2nm。
②高放大倍数：10倍～50万连续可调，原位放大。
③高景深：适合于粗糙表面及断口形貌的显微分析。
④多功能：可与其它分析仪器相组合，能在同一台仪器上进行形貌、微区成分和晶体结构等多种微观组织结构信息的同位分析。
2电子束与固体样品作用
高能入射电子束轰击固体样品，与样品物质中的原子核、核外电子相互作用，而发生散射和吸收。
原子对电子散射：也分弹性散射与非弹性散射。
1)、弹性散射：入射电子与原子核的相互作用。
2). 非弹性散射：
入射电子与原子中核外电子作用。
入射电子能量传给原子而发生变化，并引起原子结构变化，产生各种电子激发或辐射。
3)吸收：入射电子在固体中散射比X 射线强得多，固体对电子的“吸收”强烈。
吸收表现：随着激发次数增多，入射电子动能逐渐减小，引起强度衰减，直到耗尽，最终被固体吸收（束缚）。
电子束与固体样品作用时产生的信号
1)．背散射电子：
指被固体样品中原子核反弹回的一部分入射电子。
含弹性的和非弹性的
①弹性背散射电子：指被样品物质中原子核反弹回来，散射角>90o的部分入射电子，其能量基本无损失，只改变方向。
特点：能量高，能达数千～数万电子伏。
②非弹性背散射电子：入射电子和核外电子相互作用，不仅方向改变、能量有不同程度损失，经多次散射后仍能回表面（散射角> 90o ）的电子。
背散射电子特点：
能量：从数十eV～数千eV很宽。
数量：弹性的远比非弹性的所占份额多。
来源：样品表层几百nm深度。
产额：随原子序数Z增大而增多。
2)．二次电子：
指被入射电子击出，并离开样品表面的样品物质核外电子。
二次电子特点：
①大多（90％）是来自样品原子外层的价电子。
②能量较低(<50eV) ，大多只有几个eV。
一个能量很高的入射电子射入样品，可产生许多二次电子，
③从表层5～10nm深度内发射的，对样品表面形貌十分敏感，因此，能有效地显示样品的表面形貌。
④其产额和原子序数无明显的关系，故不能用来进行成分分析。
3). 吸收电子：
入射电子进入样品后，经多次非弹性散射，能量损失殆尽，最后被样品吸收。
若在样品和地之间接一个高灵敏度电流表，就可测到吸收电子信号。
4.)透射电子：
若样品很薄，就会有一部分入射电子穿过薄样品而成为透射电子。
透射电子强度：是由微区厚度、成分和晶体结构来决定。
透射电子：弹性和非弹性散射（不同能量损失的）。
5)．特征X射线：
当入射电子能量足够高，激发样品原子的内层电子，使原子处能量较高电离或激发态，则外层电子（高能量）将向内层（低能量）跃迁，从而释放出具有特征能量的X射线。
6)．俄歇电子：
若在原子内层电子能级跃迁过程中，释放出来能量并不以X射线形式发射，而用这部分能量把空位层内的另一个电子(或使空位层的外层电子),发射出去这个被电离出来的电子称为俄歇电子。
俄歇电子特点：
①能量具有特征值、能量低约为50～1500 eV范围。
②平均自由程很小(约1nm)，特别适用做表面层成分分析。
在距表面1nm (几个原子层厚度) 内产生的俄歇电子才具备特征能量。
而较深处的俄歇电子，在向表层运动时必会损失能量，使之失去了具有特征能量的特点。
③俄歇电子能谱仪：
根据俄歇电子能量测定试样成分的仪器。
俄歇电子的产额：随原子序数Z 增大而减少，故特别适用于分析轻元素。
3扫描电镜的构造和工作原理
扫描电镜构造:电子光学系统；信号收集处理、图像显示和记录系统；真空系统；电气系统四个基本部分组成
基本工作原理：由电子枪发射电子，在电场下被加速，经电磁透镜聚焦，成为极细的电子束；在扫描线圈作用下，电子束在样品表面扫描，激发出各种物理信号，其强度随样品表面特征而变。
通过检测器检测信号，并经放大，调制图像。
4电子光学系统（镜筒）
电子光学系统：含电子枪、电磁透镜、扫描线圈和样品室。
1). 电子枪：与TEM相似，其加速电压较低（3～40KV可变）。
在扫描电镜中：电子束直径越小，则成像单元的尺寸越小，相应的分辨率就越高。
普通W灯丝热阴极电子枪：扫描电子束束径约达3nm。
2). 电磁透镜：不作成像放大用，只起聚光镜作用，
功能：把电子束斑逐级聚焦缩小，从50μm缩小到数个纳米的细小斑点，故须用三个聚光镜。
第1、2个聚光镜：强磁透镜，把电子束光斑缩小；
第3个透镜（物镜）：弱磁透镜，具有较长的焦距。
目的：使样品和物镜间有一定的空间，以便装入各种信号探测器。
3.)扫描线圈：
作用：使电子束偏转，在样品表面作有规则的扫动，且电子束在样品上扫描和显像管上扫描应保持严格同步。
扫描有两种方式：
光栅扫描：进行形貌分析；
角光栅扫描：进行电子通道花样结构分析。
4）. 样品室：除放置样品外，还安置各种信号探测器。
功能：应能夹持一定尺寸样品，可作平移、倾斜和转动等运动，以便对每一特定位置进行各种分析。
可带多种附件，如加热、冷却和进行拉伸和疲劳试验等。
5信号的收集和图像显示系统
闪烁计数器：用于检测二次电子、背散射电子信号。
它由闪烁体、光电管、光电倍增器组成。
闪烁计数器工作原理：
当二次电子经加速轰击闪烁体，引起电离；离子和自由电子复合产生可见光；可见光信号通过光导管送入光电倍增器，光信号放大，即又转化成电流信号输出，电流信号经视频放大器放大后就成为调制信号。
闪烁体接收端蒸镀几十nm厚的铝膜，既可作反光层，屏蔽杂散光的干扰，又可作高压电极，并加6～10kV 正高压，以吸引和加速进入栅网的电子，另一端与光导管连接。
1. 当检测二次电子时，栅网加250～500V 正电压，吸引二次电子，可加大有效的检测立体角。
2. 当检测背散射电子时，栅网上加负50v偏压，阻止二次电子进入栅网，并对背反射电子有一定的聚焦作用。
6扫描电镜的特点
1）能直接观察大尺寸试样的原始表面
2）试样在样品室中可动的自由度比较大。
3）观察试样的视场比较大。
4）景深大，图象富立体感。
5）放大倍数的可变范围很宽，且不用经常对焦。
6）在观察厚样品中，它能得到高的分辨率和最真实的形貌。
7）因电子辐射而导致试样的损伤和污染程度很小。
8）能进行动态观察
7影响扫描电镜分辨率的三大因素是：电子束的束斑大小、检测信号类型以及检测部位的原子序数。
扫描电镜的分辨率：是通过测定图像中两个颗粒(或区域)间的最小距离来确定的。
测定的方法：是在已知放大倍数(一般在10万倍)的条件下，把在图像上测到的最小间距除以放大倍数所得数值就是分辨率。
目前、商品扫描电镜的二次电子像的分辨率已优于3nm。
8表面形貌衬度原理及其应用
二次电子信号：主要用于分析样品的表面形貌。
因它只能从样品表面层5～10nm深度范围内被入射电子束激发出来。
二次电子数量和原子序数无明显的关系，但对微区表面的几何形状十分敏感。
9原子序数衬度原理及其应用
背散射电子的信号：
既可进行形貌分析，也可用于成分分析。
(1) 背散射电子形貌衬度特点：
①用于形貌分析时，其分辨率远比二次电子低；
②因其能量高，以直线轨迹逸出表面，对背向检测器的表面，信号无法收集，变成阴影，在
图像上显示出很强的衬度，失去细节和层次，不利于分析，目前均不用于形貌分析。
(2) 背散射电子原子序数衬度原理：
原子序数对背散射电子产额的影响。
对于Z<40，其产额对原子序数(Z)十分敏感。
⏹吸收电子的产额与背散射电子相反。
⏹当样品的原子序数Z↓→背散射电子↓→吸收电子↑，
⏹样品电流像的衬度是与背散射电子互补的。
