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扫描电镜是一种测试样品表面形态的大型仪器。当具有一定能量的入射电子束轰击样品表面时，电子在单个或多个弹性和非弹性碰撞中与元件的核和外部电子碰撞。一些电子从样品表面反射，剩余的电子渗透到样品中，逐渐失去动能，至停止运动并被样品吸收。
在这个过程中，超过99％的入射电子能量被转换成样品热量，剩余的约1％的入射电子能量激发来自样品的各种信号。这些信号主要包括二次电子，背向散射电子，吸收电子，透射电子，俄歇电子，电子电动势，阴极发光，X射线等。扫描电镜设备使用这些信号来获取信息以分析样品。
从扫描电镜灯丝发出的热电子被2-30KV的电压加速，并被两个聚光镜和物镜聚焦，形成具有一定能量，强度和光斑直径的入射电子束，在磁场下扫描线圈产生的场。入射电子束以一定的时间和空间顺序进行光栅扫描。
在扫描电镜中入射电子和样品之间的相互作用，从样品激发的二次电子被集电极收集，并且可以收集在各个方向上发射的二次电子。这些二次电子被加速并入射到闪烁体上，二次电子信息被转换成光信号，该光信号通过光导进入光电倍增管，然后将光信号转换成电信号。
该电信号由视频放大器放大并输入到显像管的栅极以调制屏幕的亮度。屏幕上显示与样本对应的相同图像。当在样品表面上扫描入射电子束时，二次电子发射量随样品的表面起伏（形态）程度而变化。
由扫描电镜视频放大器放大的二次电子信号是交流信号，交流信号用于调制显像管的阴极电压。结果是显像管荧光屏上的亮度和暗度不同，并反映了样品表面的波动程度，外观的次要图像。
除了检测二次电子图像之外，扫描电镜还可以检测信号图像，例如反向散射电子，透射电子，特征X射线和阴极发光。成像原理与二次电子图像的成像原理相同。在扫描电镜检查之前，应相应地处理样品。 SEM样品制备的主要要求是尽可能保持样品的表面结构而不变形和污染，样品干燥且具有良好的导电性。
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