扫描电镜和透射电镜的电子枪一样，通常都采用由阴极-控制栅极-阳极所构成的三极电子枪。用负偏压作的控制栅极把从阴极（普及型电镜的阴极常用钨丝作为电子的发射体）发出的电子束汇聚成20〜40um直径的交叉斑之后，再由阳极加速，先后经3级（简易型为2级）的电子透镜汇聚缩小，当到达试样表面上时就形成一束聚焦得很细的电子束——微细的电子探针束。

钨阴极和LaB6阴极电子枪聚焦后的电子束照射到试样上的束斑直径可以小至几个纳米，电流范围约在10^-7〜 10^-11之间；而热场发射电子枪聚焦后的电子束照射到试样上的束斑直径可以小至亚纳米，电流范围约在10^-8〜10^-12A之间；而冷场发射电子枪聚焦后的电子束照射到试样上的束斑直径可以小至零点几纳米，电流范围约在10^-9〜10^-13A之间。这样 大的束流密度再加上小的束斑直径对提高扫描电镜的图像分辨力是非常有利的，所 以高分辨力的扫描电镜都釆用场发射电子枪。



多数商品扫描电镜设计的加速电压范围为200V〜30kV,分档或连续可调，当观察和釆集图像时，对不同的机型、不同的试样和不同的分析目的，通常会选用不同的加速电压和束斑直径。



钨阴极扫描电镜常用的加速电压多数在15〜25kV之间；LaB6阴极扫描电镜常

用的加速电压多数在10〜20kV之间；场发射阴极扫描电镜常用的加速电压一般在 5〜15kV之间。



当进行能谱和波谱分析时，应根据试样的化学组分和所分析谱线能量的不同而 选取相应合适的加速电压。

 

▲入射束在试样上扫描和与之对应的图像



扫描电镜的图像放大倍率是所用显示荧屏中实际成像区域的边长与电子束在试 样上偏转所扫过同方向距离的长度之比，它基本取决于显示器偏转线圈电流与电镜扫描线圈的电流之比。在实际工作中，通常维持显示器的图像偏转线圈电流不变，而通过调节改变电镜扫描线圈的电流就能方便地调节和改变电镜的放大倍率。



屏幕上所看到的放大倍率M=D/d，也就是显示屏中的图像在Z方向的长度与电子束在试样上同方向扫过的长度之比。



扫描电镜的放大倍数的变化范围很宽，一般普及型电镜为20〜100,000倍；场发射电镜为20〜300,000倍。放大倍率的调节通常是分挡或连续可调的，这可在低 倍率下对试样进行快速浏览，寻找感兴趣的部位，再在高倍率下对试样进行仔细观察、分析和釆集感兴趣部位的图像。



扫描电镜的放大倍数

扫描电镜比起光学显微镜来说，具有相当高的分辨力。目前普及型的钨阴极扫 描电镜的最佳分辨力可高达3nm。但放大倍率并不是越大越好，而是要根据有效放大倍率和被分析试样的需要来进行选择。一般正常人眼的裸视分辨力为0.2mm，若扫描电镜的现有最佳分辨力为4nm，则有效放大倍率为50，000倍；如果某场发射电镜的现有最佳分辨力为1nm，则有效放大倍率为200,000倍。如果没有考虑电镜的实际分辨能力，而盲目地增大放大倍率，这不仅不会增加所放大图像上的细节，而只能是虚放大，那样就没有真正的实际放大意义。真正有效的放大倍率是受仪器的分辨力所制约的，而请勿轻信个别电镜广告所标明的最高放大倍率可达五十万倍， 甚至上百万倍等的夸大性宣传，真正重要的是该仪器的实际分辨力，实际分辨力 高，相应的有效放大倍率才能上得去。



分辨力的计算例子，如某钨阴极电镜的最佳分辨力为4nm，而人眼的分辨力为 0.2mm则

 

扫描电镜的电子束斑

透射电子显微镜的总放大倍数是物镜、中间镜和投影镜等几级透镜逐级放大倍率的总乘积： M=M1 x M2 x ... x Mn 



而扫描电镜的电子束斑的缩小总倍率却是聚光镜和物镜等几级透镜逐级缩小倍率的总乘积：M= M1^-1 x M2^-1 x M0^-1




扫描电镜与透射电镜不同，当它改变图像的放大倍率时，不需要借助上下聚光镜等一系列放大透镜，也不会新增额外放大倍率的像差，只需改变扫描线圈中的驱动电流。调焦时也只需改变物镜线圈中的电流值，所以扫描电镜的操作要比透射电镜显得更加简便、快捷、容易入手。但要达到熟练程度、掌握一定的操作技能，则需要经过一段时间的 实际操作、学习和不断积累。

 

▲扫描电镜的电子束斑缩小示意图

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