场发射电镜的核心在于其电子源——场发射枪。场发射枪通过强电场将电子从顶部发射出来，形成一束极细的电子流。这种电子源的优势在于其稳定性和亮度，能够在超低加速电压下工作，减少了对样品的损伤，尤其适合观察那些对电子束敏感的生物样品和有机材料。
场发射电镜的工作原理是将电子枪产生的电子束聚焦成非常细小的探针，然后以光栅扫描的方式照射到样品上。当电子束与样品相互作用时，会产生二次电子、背散射电子等多种信号。这些信号被不同的探测器捕获，并通过复杂的信号处理系统转换成图像，从而得到样品表面的形貌信息。
场发射电镜的应用范围极为广泛，它能够提供高分辨率的图像，对于半导体行业的材料分析、生物医学领域的细胞结构研究、材料科学中的纳米颗粒表征等都有着不可替代的作用。在半导体工业中，可以用于检查晶体缺陷、评估器件的性能；在生物医学领域，它可以用于观察病毒的结构、分析细胞的超微结构；在材料科学中，它可以用来研究纳米材料的形貌和尺寸分布。
场发射电镜的技术特点体现在其超高的分辨率上。现代场发射电镜的空间分辨率已经可以达到亚纳米级别，这意味着它们能够揭示出物质在原子尺度上的结构信息。此外，还具有较大的深度场，能够提供三维形貌的信息，这对于理解复杂表面的微观结构至关重要。
尽管场发射电镜拥有众多优势，但它也存在一些局限性。例如，由于电子束的能量较高，可能会对某些敏感样品造成辐射损伤。此外，成本相对较高，维护也较为复杂，这在一定程度上限制了它的普及和应用。
