扫描电子显微镜分析是扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy）分析的简称。这种光谱技术是一种高分辨率表面成像形式，运用了光学显微镜原理。扫描电子显微镜分析通过聚焦电子束扫描测试样本，以生成其表面的高分辨率图像。扫描电子显微镜分析快速、无损且极为精确，是当下常用的高分辨率表面成像技术之一，对了解样本表面形貌与成分至关重要。
扫描电子显微镜运用真空室，防止显微镜镜筒内既有分子和原子与电子束相互作用而致使图像失真，以此保障成像的高质量与高准确性。
测试前，被分析样本需妥善处理以适配真空室环境。样本中的水分必须去除，以防在真空环境中汽化；非金属样本需涂覆薄金箔层导电，随后用 “溅射镀膜仪” 处理。
样本就绪后启动显微镜。扫描电子显微镜借多个阶段吸引电子，对其聚焦与导向，各阶段包括：
- 电子源位于显微镜顶端，启动时产生电子束所需电子。
- 阳极在显微镜正下方，为带正电荷金属板，吸引电子源的电子并塑造电子束雏形。
- 聚光镜调控电子束内电子规模，成像时分析人员调节其以确定最终图像分辨率。
- 光阑协助控制电子束大小。
- 扫描线圈使电子束在 x 和 y 轴偏转，确保完整扫描样本表面获取精确图像。
- 物镜是电子束触样本前的最后透镜，聚焦电子束于样本微小点。
电子束与样本相互作用产生背散射电子（BSEs）和二次电子（SEs），用于生成最终图像。背散射电子于一次电子束触样本时朝源头反射，由物镜下的探测器记录；二次电子于真空室反射，由带正电探测器捕捉。真空样本内收集器收集电子并转为类电视信号，生成图像。背散射电子源于样本深处，图像依原子序数呈明暗差异显成分差别，助分析人员洞悉样本元素构成；二次电子出自样本表面，可深度放大成更精细图像，助其详察样本表面形貌。
扫描电子显微镜分析形式多样，原理相通但流程与专长有别。
- 常规扫描电子显微镜（Conventional SEM）将样本置入高真空室，分析前需特殊镀膜，采用钨丝电子光源，放大倍数约 20000 倍。
- 可变压力扫描电子显微镜（Variable SEM，VPSEM）允许分析人员在高真空室内手动变压，扫描前无需特殊镀膜，可成像潮湿与非导电样本，放大倍数达 50000 倍。
- 场发射扫描电子显微镜（Field Emission SEM，FESEM）用场发射枪造强电场引电子成像，电子束更亮更小，有效放大至 500000 倍。
扫描电子显微镜分析所得高分辨率、细节丰富图像具广泛实用价值：
- 局部成分分析：背散射电子助扫描电子显微镜绘制样本元素成分图谱。
- 表面形貌分析：二次电子生成样本微观表面图谱，用于断口分析，助专家溯源样本表面裂缝成因，对多行业失效分析意义重大。
- 微观结构表征：扫描电子显微镜的表面分析助分析人员洞察样本材料表面微观结构，评估其对材料交互与用途的影响，电子背散射衍射（EBSD）可观测晶粒尺寸与取向。
- 化学分析：多数扫描电子显微镜配能谱仪（EDS）探测器，依化学分析辨相态化学组成，助专家甄别样本杂质与梯度。
- 涂层分析：借研究背散射电子和二次电子图像，分析人员可解样本涂层成分及对功能的影响。
扫描电子显微镜分析常用于商业和科学行业的质量保证、材料表征、失效分析、纹理分析与地形分析，如电子制造（含微芯片组装）、金属、医疗器械制造、航空航天工程、化学工程、岩石土壤采样、医学、法医分析等领域。
相比其他地形分析方法，扫描电子显微镜分析优势显著：
- 3D 成像：迥异于光学放大，可生成样本表面 3D 地形图像，为分析人员呈上更多细节信息。
- 广泛性：多样分析形式使众多材料可借其成功表征分析。
- 标准化：成像依可溯源标准校准，便于开展从测涂层厚度到定材料晶粒尺寸等多元分析。
- 分辨率：较传统显微镜功能强劲，生成数字图像分辨率非常高且精准。
- 化学分析：与多类光谱学不同，能在生成地形数据同时，提供样本结构局部元素与化学信息。
扫描电子显微镜作为一种重要的微观分析工具，其工作原理基于电子束与样品的相互作用产生多种信号，通过对这些信号的检测和分析来获取样品的表面形貌、成分和结构等信息。SEM具有分辨率高、景深大、放大倍数范围广等技术特点，并且在材料科学、生物学、法医学、考古学等众多领域有着广泛的应用。随着技术的不断发展，SEM在分辨率提升、分析功能增强、原位观察、与其他技术融合等方面将取得进一步进展，为科学研究和工业生产提供更强大的支持，推动各领域的发展和创新。在未来，SEM有望在更多领域发挥更大的作用，成为探索微观世界重要的重要手段。ZEM系列台式扫描电镜具备快速抽真空、高成像速度、多样的信号探测器选择，以及丰富的原位拓展功能，使其在新材料、新能源、生物医药、半导体等多个领域中展现出强大的分析实力。它们不仅操作简便，而且具有高度的系统集成，能够满足非专业人士的使用需求，同时提供配套软件支持，实现从样品处理到成像分析的一站式服务。ZEM系列台式扫描电镜以其性能和合理的成本效益，已成为许多高校、研究所和企业的选择设备之一。
