掃描電子顯微鏡，是自上世紀60年代作為商用電鏡面世以來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型的電子光學(xué)儀器，被廣泛地應用于化學(xué)、生物、醫學(xué)、冶金、材料、半導體制造、微電路檢查等各個(gè)研究領(lǐng)域和工業(yè)部門(mén)。如圖1所示，是掃描電子顯微鏡的外觀(guān)圖。
特點(diǎn)
制樣簡(jiǎn)單、放大倍數可調范圍寬、圖像的分辨率高、景深大、保真度高、有真實(shí)的三維效應等，對于導電材料，可直接放入樣品室進(jìn)行分析，對于導電性差或絕緣的樣品則需要噴鍍導電層。
基本結構
從結構上看，如圖2所示，掃描電鏡主要由七大系統組成，即電子光學(xué)系統、信號探測處理和顯示系統、圖像記錄系統、樣品室、真空系統、冷卻循環(huán)水系統、電源供給系統。
圖2：掃描電子顯微鏡結構圖（圖片來(lái)源：西南石油大學(xué)能源材料實(shí)驗教學(xué)中心）
其中最重要的三個(gè)系統是電子光學(xué)系統、信號探測處理和顯示系統以及真空系統。
1、電子光學(xué)系統
電子光學(xué)系統包括電子槍、電磁透鏡、掃描線(xiàn)圈、樣品室等，主要用于產(chǎn)生一束能量分布極窄的、電子能量確定的電子束用以?huà)呙璩上蟆?div style="height:15px;">
電子槍?zhuān)河糜诋a(chǎn)生電子，主要分類(lèi)如下：
種類(lèi)
原理
優(yōu)點(diǎn)
缺點(diǎn)
場(chǎng)致發(fā)射電子槍
利用場(chǎng)致發(fā)射效應產(chǎn)生電子
具有至少1000小時(shí)以上的壽命，且不需要電磁透鏡系統
在十萬(wàn)美元以上，且需要小于10-10torr的極高真空
鎢槍
利用熱發(fā)射效應產(chǎn)生電子
價(jià)格便宜
壽命在30～100小時(shí)之間，成象不如其他兩種明亮
六硼化鑭/六硼化鈰槍
壽命介于場(chǎng)致發(fā)射電子槍與鎢槍之間為200～1500小時(shí)，價(jià)格約為鎢槍的十倍，圖像比鎢槍明亮5～10倍，需要略高于鎢槍的真空，一般在10-7torr以上
電磁透鏡：熱發(fā)射電子需要電磁透鏡來(lái)成束，所以在用熱發(fā)射電子槍的掃描電鏡上，電磁透鏡必不可少。通常會(huì )裝配兩組：匯聚透鏡和物鏡，匯聚透鏡僅僅用于匯聚電子束，與成象會(huì )焦無(wú)關(guān)；物鏡負責將電子束的焦點(diǎn)匯聚到樣品表面。
掃描線(xiàn)圈的作用是使電子束偏轉，并在樣品表面作有規則的掃動(dòng)，電子束在樣品上的掃描動(dòng)作和顯像管上的掃描動(dòng)作保持嚴格同步，因為它們是由同一掃描發(fā)生器控制的。
樣品室內除放置樣品外，還安置信號探測器。
2、信號探測處理和顯示系統
電子經(jīng)過(guò)一系列電磁透鏡成束后，打到樣品上與樣品相互作用，會(huì )產(chǎn)生二次電子、背散射電子、俄歇電子以及X射線(xiàn)等一系列信號。所以需要不同的探測器譬如二次電子探測器、X射線(xiàn)能譜分析儀等來(lái)區分這些信號以獲得所需要的信息。雖然X射線(xiàn)信號不能用于成象，但習慣上，仍然將X射線(xiàn)分析系統劃分到成象系統中。
有些探測器造價(jià)昂貴，比如Robinsons式背散射電子探測器，這時(shí)，可以使用二次電子探測器代替，但需要設定一個(gè)偏壓電場(chǎng)以篩除二次電子。
3、真空系統
真空系統主要包括真空泵和真空柱兩部分。
真空柱是一個(gè)密封的柱形容器。真空泵用來(lái)在真空柱內產(chǎn)生真空。有機械泵、油擴散泵以及渦輪分子泵三大類(lèi)，機械泵加油擴散泵的組合可以滿(mǎn)足配置鎢燈絲槍的掃描電鏡的真空要求，但對于裝置了場(chǎng)致發(fā)射槍或六硼化鑭及六硼化鈰槍的掃描電鏡,則需要機械泵加渦輪分子泵的組合。成象系統和電子束系統均內置在真空柱中。真空柱底端即為右圖所示的樣品室，用于放置樣品。
需要真空的原因包括：一是電子束系統中的燈絲在普通大氣中會(huì )迅速氧化而失效，所以需要抽真空。二是為了增大電子的平均自由程，從而使得用于成象的電子更多。
基本結構
掃描電子顯微鏡是利用材料表面微區的特征（如形貌、原子序數、化學(xué)成分、或晶體結構等）的差異，在電子束作用下通過(guò)試樣不同區域產(chǎn)生不同的亮度差異，從而獲得具有一定襯度的圖像。成像信號是二次電子、背散射電子或吸收電子，其中二次電子是最主要的成像信號[2]。圖3為其成像原理圖，高能電子束轟擊樣品表面，激發(fā)出樣品表面的各種物理信號，再利用不同的信號探測器接受物理信號轉換成圖像信息。
圖3：掃描電子顯微鏡成像原理圖（圖片來(lái)源：西南石油大學(xué)能源材料實(shí)驗教學(xué)中心）
掃描電鏡除能檢測二次電子圖像以外，還能檢測背散射電子、透射電子、特征x射線(xiàn)、陰極發(fā)光等信號圖像。其成像原理與二次電子像相同。在進(jìn)行掃描電鏡觀(guān)察前，要對樣品作相應的處理。
對樣品的要求
1、不會(huì )被電子束分解
2、在電子束掃描下熱穩定性要好
3、能提供導電和導熱通道
4、大小與厚度要適于樣品臺的安裝
5、觀(guān)察面應該清潔，無(wú)污染物
6、進(jìn)行微區成分分析的表面應平整
7、磁性試樣要預先去磁，以免觀(guān)察時(shí)電子束受到磁場(chǎng)的影響
45個(gè)知識點(diǎn)掃盲
1. 光學(xué)顯微鏡以可見(jiàn)光為介質(zhì)，電子顯微鏡以電子束為介質(zhì)，由于電子束波長(cháng)遠較可見(jiàn)光小，故電子顯微鏡分辨率遠比光學(xué)顯微鏡高。光學(xué)顯微鏡放大倍率最高只有約1500倍，掃描式顯微鏡可放大到10000倍以上。
2. 根據de Broglie波動(dòng)理論，電子的波長(cháng)僅與加速電壓有關(guān)：
λe=h / mv= h / (2qmV)1/2=12.2 / (V)1/2 (?)
在 10 KV 的加速電壓之下，電子的波長(cháng)僅為0.12?，遠低于可見(jiàn)光的4000 - 7000?，所以電子顯微鏡分辨率自然比光學(xué)顯微鏡優(yōu)越許多，但是掃描式電子顯微鏡的電子束直徑大多在50-100?之間，電子與原子核的彈性散射 (Elastic Scattering) 與非彈性散射 (Inelastic Scattering) 的反應體積又會(huì )比原有的電子束直徑增大，因此一般穿透式電子顯微鏡的分辨率比掃描式電子顯微鏡高。
3. 掃描式顯微鏡有一重要特色是具有超大的景深(depth of field)，約為光學(xué)顯微鏡的300倍，使得掃描式顯微鏡比光學(xué)顯微鏡更適合觀(guān)察表面起伏程度較大的樣品。
4. 掃描式電子顯微鏡，其系統設計由上而下，由電子槍 (Electron Gun) 發(fā)射電子束，經(jīng)過(guò)一組磁透鏡聚焦 (Condenser Lens) 聚焦后，用遮蔽孔徑 (Condenser Aperture) 選擇電子束的尺寸(Beam Size)后，通過(guò)一組控制電子束的掃描線(xiàn)圈，再透過(guò)物鏡 (Objective Lens) 聚焦，打在樣品上，在樣品的上側裝有訊號接收器，用以擇取二次電子 (Secondary Electron) 或背向散射電子 (Backscattered Electron) 成像。
5. 電子槍的必要特性是亮度要高、電子能量散布 (Energy Spread) 要小，目前常用的種類(lèi)計有三種，鎢(W)燈絲、六硼化鑭(LaB6)燈絲、場(chǎng)發(fā)射 (Field Emission)，不同的燈絲在電子源大小、電流量、電流穩定度及電子源壽命等均有差異。
6. 熱游離方式電子槍有鎢(W)燈絲及六硼化鑭(LaB6)燈絲兩種，它是利用高溫使電子具有足夠的能量去克服電子槍材料的功函數(work function)能障而逃離。對發(fā)射電流密度有重大影響的變量是溫度和功函數，但因操作電子槍時(shí)均希望能以最低的溫度來(lái)操作，以減少材料的揮發(fā)，所以在操作溫度不提高的狀況下，就需采用低功函數的材料來(lái)提高發(fā)射電流密度。
7. 價(jià)錢(qián)最便宜使用最普遍的是鎢燈絲，以熱游離 (Thermionization) 式來(lái)發(fā)射電子，電子能量散布為 2 eV，鎢的功函數約為4.5eV，鎢燈絲系一直徑約100μm，彎曲成V形的細線(xiàn)，操作溫度約2700K，電流密度為1.75A/cm2，在使用中燈絲的直徑隨著(zhù)鎢絲的蒸發(fā)變小，使用壽命約為40~80小時(shí)。
8. 六硼化鑭(LaB6)燈絲的功函數為2.4eV，較鎢絲為低，因此同樣的電流密度，使用LaB6只要在1500K即可達到，而且亮度更高，因此使用壽命便比鎢絲高出許多，電子能量散布為 1 eV，比鎢絲要好。但因LaB6在加熱時(shí)活性很強，所以必須在較好的真空環(huán)境下操作，因此儀器的購置費用較高。
9. 場(chǎng)發(fā)射式電子槍則比鎢燈絲和六硼化鑭燈絲的亮度又分別高出 10 - 100 倍，同時(shí)電子能量散布僅為 0.2 - 0.3 eV，所以目前市售的高分辨率掃描式電子顯微鏡都采用場(chǎng)發(fā)射式電子槍?zhuān)浞直媛士筛哌_ 1nm 以下。
10. 場(chǎng)發(fā)射電子槍可細分成三種:冷場(chǎng)發(fā)射式(cold field emission , FE)，熱場(chǎng)發(fā)射式(thermal field emission ,TF)，及蕭基發(fā)射式(Schottky emission ,SE)
11. 當在真空中的金屬表面受到108V/cm大小的電子加速電場(chǎng)時(shí)，會(huì )有可觀(guān)數量的電子發(fā)射出來(lái)，此過(guò)程叫做場(chǎng)發(fā)射，其原理是高電場(chǎng)使電子的電位障礙產(chǎn)生 Schottky效應，亦即使能障寬度變窄，高度變低，因此電子可直接'穿隧'通過(guò)此狹窄能障并離開(kāi)陰極。場(chǎng)發(fā)射電子系從很尖銳的陰極尖端所發(fā)射出來(lái)，因此可得極細而又具高電流密度的電子束，其亮度可達熱游離電子槍的數百倍，或甚至千倍。
12. 場(chǎng)發(fā)射電子槍所選用的陰極材料必需是高強度材料，以能承受高電場(chǎng)所加諸在陰極尖端的高機械應力，鎢即因高強度而成為較佳的陰極材料。場(chǎng)發(fā)射槍通常以上下一組陽(yáng)極來(lái)產(chǎn)生吸取電子、聚焦、及加速電子等功能。利用陽(yáng)極的特殊外形所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)，能對電子產(chǎn)生聚焦效果，所以不再需要韋氏罩或柵極。第一(上)陽(yáng)極主要是改變場(chǎng)發(fā)射的拔出電壓(extraction voltage)，以控制針尖場(chǎng)發(fā)射的電流強度，而第二(下)陽(yáng)極主要是決定加速電壓，以將電子加速至所需要的能量。
13. 要從極細的鎢針尖場(chǎng)發(fā)射電子，金屬表面必需完全干凈，無(wú)任何外來(lái)材料的原子或分子在其表面，即使只有一個(gè)外來(lái)原子落在表面亦會(huì )降低電子的場(chǎng)發(fā)射，所以場(chǎng)發(fā)射電子槍必需保持超高真空度，來(lái)防止鎢陰極表面累積原子。由于超高真空設備價(jià)格極為高昂，所以一般除非需要高分辨率SEM，否則較少采用場(chǎng)發(fā)射電子槍。
14. 冷場(chǎng)發(fā)射式最大的優(yōu)點(diǎn)為電子束直徑最小，亮度最高，因此影像分辨率最優(yōu)。能量散布最小，故能改善在低電壓操作的效果。為避免針尖被外來(lái)氣體吸附，而降低場(chǎng)發(fā)射電流，并使發(fā)射電流不穩定，冷場(chǎng)發(fā)射式電子槍必需在10-10 torr的真空度下操作，雖然如此，還是需要定時(shí)短暫加熱針尖至2500K(此過(guò)程叫做flashing)，以去除所吸附的氣體原子。它的另一缺點(diǎn)是發(fā)射的總電流最小。
15. 熱場(chǎng)發(fā)式電子槍是在1800K溫度下操作，避免了大部份的氣體分子吸附在針尖表面，所以免除了針尖flashing的需要。熱式能維持較佳的發(fā)射電流穩定度，并能在較差的真空度下(10-9 torr)操作。雖然亮度與冷式相類(lèi)似，但其電子能量散布卻比冷式大3~5倍，影像分辨率較差，通常較不常使用。
16. 蕭基發(fā)射式的操作溫度為1800K，它系在鎢(100)單晶上鍍ZrO覆蓋層，ZrO將功函數從純鎢的4.5eV降至2.8eV，而外加高電場(chǎng)更使電位障壁變窄變低，使得電子很容易以熱能的方式跳過(guò)能障(并非穿隧效應)，逃出針尖表面，所需真空度約10-8~10-9torr。其發(fā)射電流穩定度佳，而且發(fā)射的總電流也大。而其電子能量散布很小，僅稍遜于冷場(chǎng)發(fā)射式電子槍。其電子源直徑比冷式大，所以影像分辨率也比冷場(chǎng)發(fā)射式稍差一點(diǎn)。
17. 場(chǎng)發(fā)射放大倍率由25倍到650000倍，在使用加速電壓15kV時(shí)，分辨率可達到1nm，加速電壓1kV時(shí)，分辨率可達到2.2nm。一般鎢絲型的掃描式電子顯微鏡儀器上的放大倍率可到200000倍，實(shí)際操作時(shí)，大部份均在20000倍時(shí)影像便不清楚了，但如果樣品的表面形貌及導電度合適，最大倍率 650000倍是可以達成的。
18. 由于對真空的要求較高，有些儀器在電子槍及磁透鏡部份配備了3組離子泵(ion pump)，在樣品室中，配置了2組擴散泵(diffusion pump)，在機體外，以1組機械泵負責粗抽，所以有6組大小不同的真空泵來(lái)達成超高真空的要求，另外在樣品另有以液態(tài)氮冷卻的冷阱(cold trap)，協(xié)助保持樣品室的真空度。
19. 平時(shí)操作，若要將樣品室真空亦保持在10-8pa(10-10torr)，則抽真空的時(shí)間將變長(cháng)而降低儀器的便利性，更增加儀器購置成本，因此一些儀器設計了階段式真空(step vacuum)，亦即使電子槍、磁透鏡及樣品室的真空度依序降低，并分成三個(gè)部份來(lái)讀取真空計讀數，如此可將樣品保持在真空度10-5pa的環(huán)境下即可操作。平時(shí)待機或更換樣品時(shí)，為防止電子槍污染，皆使用真空閥(gun valve)將電子槍及磁透鏡部份與樣品室隔離，實(shí)際觀(guān)察時(shí)再打開(kāi)使電子束通過(guò)而打擊到樣品。
20. 場(chǎng)發(fā)射式電子槍的電子產(chǎn)生率與真空度有密切的關(guān)系，其使用壽命也隨真空度變差而急劇縮短，因此在樣品制備上必須非常注意水氣，或固定用的碳膠或銀膠是否烤干，以免在觀(guān)察的過(guò)程中，真空陡然變差而影響燈絲壽命，甚至系統當機。
21. 在電子顯微鏡中須考慮到的像差(aberration)包括:衍射像差(diffraction aberration)、球面像差(spherical aberration)、散光像差(astigmatism)及波長(cháng)散布像差(即色散像差，chromatic aberration)。
22. 面像差為物鏡中主要缺陷，不易校正，因偏離透鏡光軸之電子束偏折較大，其成像點(diǎn)較沿軸電子束成像之高斯成像平面(Gauss image plane)距透鏡為近。
23. 散光像差由透鏡磁場(chǎng)不對稱(chēng)而來(lái)，使電子束在二互相垂直平面之聚焦落在不同點(diǎn)上。散光像差一般用散光像差補償器(stigmator)產(chǎn)生與散光像差大小相同、方向相反的像差校正，目前電子顯微鏡其聚光鏡及物鏡各有一組散光像差補償器。
24. 光圈衍射像差(Aperture diffraction):由于電子束通過(guò)小光圈電子束產(chǎn)生衍射現象，使用大光圈可以改善。
25. 色散像差(Chromatic aberration):因通過(guò)透鏡電子束能量差異，使得電子束聚焦后并不在同一點(diǎn)上。
26. 電子束和樣品作用體積(interaction volume)，作用體積約有數個(gè)微米(μm)深，其深度大過(guò)寬度而形狀類(lèi)似梨子。此形狀乃源于彈性和非彈性碰撞的結果。低原子量的材料，非彈性碰撞較可能，電子較易穿進(jìn)材料內部，較少向邊側碰撞，而形成梨子的頸部，當穿透的電子喪失能量變成較低能量時(shí)，彈性碰撞較可能，結果電子行進(jìn)方向偏向側邊而形成較大的梨形區域。
27. 在固定電子能量時(shí)，作用體積和原子序成反比，乃因彈性碰撞之截面積和原子序成正比，以致電子較易偏離原來(lái)途徑而不能深入樣品。
28. 電子束能量越大，彈性碰撞截面積越小，電子行走路徑傾向直線(xiàn)而可深入樣品，作用體積變大。
29. 電子束和樣品的作用有兩類(lèi)，一為彈性碰撞，幾乎沒(méi)有損失能量，另一為非彈性碰撞，入射電子束會(huì )將部份能量傳給樣品，而產(chǎn)生二次電子、背向散射電子、俄歇電子、X光、長(cháng)波電磁放射、電子-空位對等。這些信號可供SEM運用者有二次電子、背向散射電子、X光、陰極發(fā)光、吸收電子及電子束引起電流(EBIC) 等。
30. 二次電子(Secondary Electrons)：電子束和樣品作用，可將傳導能帶(conduction band)的電子擊出，此即為二次電子，其能量約
31. 背向散射電子(Backscattered Electrons)：入射電子與樣品子發(fā)生彈性碰撞，而逃離樣品表面的高能量電子，其動(dòng)能等于或略小于入射電子的能量。背向散射電子產(chǎn)生的數量，會(huì )因樣品元素種類(lèi)不同而有差異，樣品中平均原子序越高的區域，釋放出來(lái)的背向散射電子越多，背向散射電子影像也就越亮，因此背向散射電子影像有時(shí)又稱(chēng)為原子序對比影像。由于背向散射電子產(chǎn)生于距樣品表面約5000?的深度范圍內，由于入射電子進(jìn)入樣品內部較深，電子束已被散射開(kāi)來(lái)，因此背向散射電子影像分辨率不及二次電子影像。
32. X光：入射電子和樣品進(jìn)行非彈性碰撞可產(chǎn)生連續X光和特征X光，前者系入射電子減速所放出的連續光譜，形成背景決定最少分析之量，后者系特定能階間之能量差，可藉以分析成分元素。
33. 電子束引致電流(Electron-beam induced Current , EBIC)：當一個(gè)p-n接面(Junction)經(jīng)電子束照射后，會(huì )產(chǎn)生過(guò)多的電子-空位對，這些載子擴散時(shí)被p-n接面的電場(chǎng)收集，外加線(xiàn)路時(shí)即會(huì )產(chǎn)生電流。
34. 陰極發(fā)光(Cathodoluminescence)：當電子束產(chǎn)生之電子-空位對再結合時(shí)，會(huì )放出各種波長(cháng)電磁波，此為陰極發(fā)光(CL)，不同材料發(fā)出不同顏色之光。
35. 樣品電流(Specimen Current)：電子束射到樣品上時(shí)，一部份產(chǎn)生二次電子及背向散射電子，另一部份則留在樣品里，當樣品接地時(shí)即產(chǎn)生樣品電流。
36. 電子偵測器有兩種，一種是閃爍計數器偵測器(Scintillator)，常用于偵測能量較低的二次電子，另一種是固態(tài)偵測器(solid state detector)，則用于偵測能量較高的反射電子。
37. 影響電子顯微鏡影像品質(zhì)的因素:
A. 電子槍的種類(lèi):使用場(chǎng)發(fā)射、LaB6或鎢絲的電子槍。
B. 電磁透鏡的完美度。
C. 電磁透鏡的型式: In-lens ,semi in-lens, off-lens
D. 樣品室的潔凈度: 避免粉塵、水氣、油氣等污染。
E. 操作條件: 加速電壓、工作電流、儀器調整、樣品處理、真空度。
F. 環(huán)境因素: 振動(dòng)、磁場(chǎng)、噪音、接地。
38. 如何做好SEM的影像，一般由樣品的種類(lèi)和所要的結果來(lái)決定觀(guān)察條件，調整適當的加速電壓、工作距離 (WD)、適當的樣品傾斜，選擇適當的偵測器、調整合適的電子束電流。
39. 一般來(lái)說(shuō)，加速電壓提高，電子束波長(cháng)越短，理論上，只考慮電子束直徑的大小，加速電壓愈大，可得到愈小的聚焦電子束，因而提高分辨率，然而提高加速電壓卻有一些不可忽視的缺點(diǎn)：
A. 無(wú)法看到樣品表面的微細結構。
B. 會(huì )出現不尋常的邊緣效應。
C. 電荷累積的可能性增高。
D. 樣品損傷的可能性增高。
因此適當的加速電壓調整，才可獲得最清晰的影像。
40. 適當的工作距離的選擇，可以得到最好的影像。較短的工作距離，電子訊號接收較佳，可以得到較高的分辨率，但是景深縮短。較長(cháng)的工作距離，分辨率較差，但是影像景深較長(cháng)，表面起伏較大的樣品可得到較均勻清晰的影像。
41. SEM樣品若為金屬或導電性良好，則表面不需任何處理，可直接觀(guān)察。若為非導體，則需鍍上一層金屬膜或碳膜協(xié)助樣品導電，膜層應均勻無(wú)明顯特征，以避免干擾樣品表面。金屬膜較碳膜容易鍍，適用于SEM影像觀(guān)察，通常為Au或Au-Pd合金或Pt。而碳膜較適于X光微區分析，主要是因為碳的原子序低，可以減少X光吸收。
42. SEM樣品制備一般原則為:
A. 顯露出所欲分析的位置。
B. 表面導電性良好，需能排除電荷。
C. 不得有松動(dòng)的粉末或碎屑(以避免抽真空時(shí)粉末飛揚污染鏡柱體)。
D. 需耐熱，不得有熔融蒸發(fā)的現象。
E. 不能含液狀或膠狀物質(zhì)，以免揮發(fā)。
F. 非導體表面需鍍金(影像觀(guān)察)或鍍碳(成份分析)。
43. 鍍導電膜的選擇，在放大倍率低于1000倍時(shí)，可以鍍一層較厚的Au，以提高導電度。放大倍率低于10000倍時(shí)，可以鍍一層Au來(lái)增加導電度。放大倍率低于100000倍時(shí)，可以鍍一層Pt或Au-Pd合金，在超過(guò)100000時(shí)，以鍍一層超薄的Pt或Cr膜較佳。
44. 電子束與樣品作用，當內層電子被擊出后，外層電子掉入原子內層電子軌道而放出X光，不同原子序，不同能階電子所產(chǎn)生的X光各不相同，稱(chēng)為特征X光，分析特征X光，可分析樣品元素成份。
45. 分析特征X光的方式，可分析特征X光的能量分布，稱(chēng)為EDS，或分析特征X光的波長(cháng)，稱(chēng)為WDS。X光能譜的分辨率，在EDS中約有100~200eV的分辨率，在WDS中則有5~10eV的分辨率。由于EDS的分辨率較WDS差，因此在能譜的解析上，較易產(chǎn)生重迭的情形。
46. 由于電子束與樣品作用的作用體積(interaction volume)的關(guān)系，特征X光的產(chǎn)生和作用體積的大小有關(guān)，因此在平面的樣品中，EDS或WDS的空間分辨率，受限于作用體積的大小。
相關(guān)應用
掃描電鏡是一種多功能的儀器、具有很多優(yōu)越的性能、是用途最為廣泛的一種儀器．它可以進(jìn)行如下基本分析：
1、觀(guān)察納米材料：其具有很高的分辨率，可以觀(guān)察組成材料的顆?；蛭⒕С叽缭?.1-100nm范圍內，在保持表面潔凈的條件下加壓成型而得到的固體材料。
2、材料斷口的分析：其景深大，圖象富立體感，具有三維形態(tài)，能夠從斷口形貌呈現材料斷裂的本質(zhì)，在材料斷裂原因的分析、事故原因的分析以及工藝合理性的判定等方面是一個(gè)強有力的手段。
3、直接觀(guān)察大試樣的原始表面：它能夠直接觀(guān)察直徑100mm，高50mm，或更大尺寸的試樣，對試樣的形狀沒(méi)有任何限制，粗糙表面也能觀(guān)察，這便免除了制備樣品的麻煩，而且能真實(shí)觀(guān)察試樣本身物質(zhì)成分不同的襯度（背散射電子象）。
4、觀(guān)察厚試樣：其在觀(guān)察厚試樣時(shí)，能得到高的分辨率和最真實(shí)的形貌。
5、觀(guān)察試樣的各個(gè)區域的細節：試樣在樣品室中可動(dòng)的范圍非常大，可以在三度空間內有6個(gè)自由度運動(dòng)（即三度空間平移、三度空間旋轉），這對觀(guān)察不規則形狀試樣的各個(gè)區域帶來(lái)極大的方便。
6、在大視場(chǎng)、低放大倍數下觀(guān)察樣品，用掃描電鏡觀(guān)察試樣的視場(chǎng)大：大視場(chǎng)、低倍數觀(guān)察樣品的形貌對有些領(lǐng)域是很必要的，如刑事偵察和考古。
7、進(jìn)行從高倍到低倍的連續觀(guān)察：掃描電鏡的放大倍數范圍很寬（從5到20萬(wàn)倍連續可調），且一次聚焦好后即可從高倍到低倍、從低倍到高倍連續觀(guān)察，不用重新聚焦，這對進(jìn)行分析特別方便。
8、觀(guān)察生物試樣：由于電子照射面發(fā)生試樣的損傷和污染程度很小，這一點(diǎn)對觀(guān)察一些生物試樣特別重要。
9、進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀(guān)察：如果在樣品室內裝有加熱、冷卻、彎曲、拉伸和離子刻蝕等附件，則可以觀(guān)察相變、斷烈等動(dòng)態(tài)的變化過(guò)程。
10、從試樣表面形貌獲得多方面資料：因為掃描電子象不是同時(shí)記錄的，它是分解為近百萬(wàn)個(gè)逐次依此記錄構成的。使得掃描電鏡除了觀(guān)察表面形貌外還能進(jìn)行成分和元素的分析，以及通過(guò)電子通道花樣進(jìn)行結晶學(xué)分析，選區尺寸可以從10μm到3μm。
現在掃描電鏡已廣泛用于材料科學(xué)（金屬材料、非金屬材料、納米材料）、冶金、生物學(xué)、醫學(xué)、半導體材料與器件、地質(zhì)勘探、病蟲(chóng)害的防治、災害（火災、失效分析）鑒定、刑事偵察、寶石鑒定、工業(yè)生產(chǎn)中的產(chǎn)品質(zhì)量鑒定及生產(chǎn)工藝控制等。
本文整理自：新材料在線(xiàn)，材料科學(xué)與工程，學(xué)術(shù)期刊等。
