扫描电子显微镜sem是一种高分辨率的显微镜，利用电子束与样品相互作用产生的信号来获取样品表面的详细信息。该设备在科学研究、材料分析、纳米技术等领域具有广泛应用。
 

　　扫描电子显微镜sem的工作原理基于电子光学系统。它使用聚焦电子束替代了传统光学显微镜中的光束。电子束由电子枪产生，并通过适当的电场和磁场进行操控和聚焦。样品表面被电子束轰击后，产生多种信号，包括二次电子、反射电子、散射电子等。这些信号被探测器捕获并转化为图像。
 

　　扫描电子显微镜sem是非常精密的仪器，结构复杂，要想得到能充分反映物质形貌、层次清晰、立体感强和分辨率高的高质量图像仍然是一件非常艰难的事情，本文针对工作中出现的问题，分析影响图像质量的因素，讨论如何根据样品选择观察条件。
 

　　1.加速电压
 

　　该设备的电子束是由灯丝通电发热温度升高，电子的动能增加到大于阳离子对它的吸引力(逸出功)时，电子就逃逸出去。在紧靠灯丝处装上有孔的栅极，灯丝尖处于栅孔中心。加速电压的范围在1~30kV，其值越大电子束能量越大，反之亦然。
 

　　加速电压的选用视样品的性质(含导电性)和倍率等来选定。当样品导电性好且不易受电子束损伤时可选用高加速电压，这时电子束能量大对样品穿透深(尤其是低原子序数的材料)使材料衬度减小图像分辨率高。但加速电压过高会产生不利因素，电子束对样品的穿透能力增大，在样品中的扩散区也加大，会发射二次电子和散射电子甚至二次电子也被散射，多的散射电子存在信号里会出现叠加的虚影从而降低分辨率。
 

　　2.扫描速度和信噪比
 

　　在显像管的屏幕上电子束每行扫描约2000点，每帧画面约2000行，每秒钟扫描25帧。这就意味着每个点上只停留0.01μs。电子束对样品的相互作用以及检测器对这种作用的响应很慢，即在0.01us期间每个点上获得的信号很弱，需经过放大才能看清，这会带来很多的噪音降低信噪比。扫描速度的选择会影响所拍摄图像的质量，如果拍图的速度太快信号强度很弱。另外由于无规则信号的噪音干扰使分辨率下降。如果延长扫描时间会使噪音相互平均而抵消，因此提高信噪比增加画面的清晰程度。但扫描时间过长，电子束滞留在样品上的时间就会延长，电子束会使材料变形，降低分辨率甚至出现假象，特别对生物和高分子样品，观察时扫描速度不能太慢。
 

　　3.束斑直径和工作距离
 

　　在SEM中束斑直径决定图像的分辨率。束斑的直径越小图像的分辨率越高。一般来讲束斑直径的大小是由电子光学系统来控制，并同末级透镜的质量有关。因此为获得高的图像分辨率则束斑直径要小，同时需要采用小的工作距离。如果探针电流过高，电子束斑缩小过度，图像中就容出现噪声。如果要观察高低不平的样品表面，要求很高的焦深，则需要采用大的工作距离，同时需要注意，图像的分辨率会明显降低。
 

　　4.探针电流
 

　　探针电流直接影响到束斑直径、图像信号强度、分辨率以及图像清晰及失真程度等参数，而这些参数间又存在矛盾。电流越大电子束的束斑直径越小，使分辨率增大，景深也增大。但是信号弱时，亮度有时会显得不足、信噪比降低。对于一些高分子材料、生物样品或一些不导电的样品采用较大的探针电流，产生的电荷不能及时扩散迁移而形成积累，因而产生放电现象，难以得到高质量的形貌图片；但是如果探针电流过小，会由于二次电子的信号较弱，本底杂散信号影响比较大，分辨率会下降，在高倍率下影响严重。因此探针电流选择的原则是在反差和亮度满足正常的情况下，加大探针电流，以便得到zui高的分辨率和较大的景深范围。但是对于低倍率观察图像时要求丰富的层次结构为主，需要采用小一点的探针电流。
 

　　5.象散校正
 

　　消象散器实际上是针对各种因素而造成的电子束束斑弥散圆，对于非对称造成的轴上象散都可以用消象散器来校正。
 

　　总之，扫描电子显微镜sem是一种强大的工具，能够提供样品表面的高分辨率图像和详细信息。它在科学研究、材料分析和纳米技术等领域发挥着重要作用，并不断推动着人类对微观世界的认知进程。