光片掃描顯微鏡，是自上世紀(jì)60年代作為商用電鏡面世以來迅速發(fā)展起來的一種新型的電子光學(xué)儀器，被廣泛地應(yīng)用于化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)、冶金、材料、半導(dǎo)體制造、微電路檢查等各個研究領(lǐng)域和工業(yè)部門。

　　特點

　　制樣簡單、放大倍數(shù)可調(diào)范圍寬、圖像的分辨率高、景深大、保真度高、有真實的三維效應(yīng)等，對于導(dǎo)電材料，可直接放入樣品室進行分析，對于導(dǎo)電性差或絕緣的樣品則需要噴鍍導(dǎo)電層。

　　基本結(jié)構(gòu)

　　光片掃描顯微鏡從結(jié)構(gòu)上看，掃描電鏡主要由七大系統(tǒng)組成，即電子光學(xué)系統(tǒng)、信號探測處理和顯示系統(tǒng)、圖像記錄系統(tǒng)、樣品室、真空系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、電源供給系統(tǒng)。

　　其中重要的三個系統(tǒng)是電子光學(xué)系統(tǒng)、信號探測處理和顯示系統(tǒng)以及真空系統(tǒng)。

　　1、電子光學(xué)系統(tǒng)

　　電子光學(xué)系統(tǒng)包括電子槍、電磁透鏡、掃描線圈、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掃描成象。

　　電子槍：用于產(chǎn)生電子，主要分類如下：

　　電磁透鏡：熱發(fā)射電子需要電磁透鏡來成束，所以在用熱發(fā)射電子槍的掃描電鏡上，電磁透鏡不可少。通常會裝配兩組：匯聚透鏡和物鏡，匯聚透鏡僅僅用于匯聚電子束，與成象會焦無關(guān)；物鏡負責(zé)將電子束的焦點匯聚到樣品表面。

　　掃描線圈的作用是使電子束偏轉(zhuǎn)，并在樣品表面作有規(guī)則的掃動，電子束在樣品上的掃描動作和顯像管上的掃描動作保持嚴(yán)格同步，因為它們是由同一掃描發(fā)生器控制的。樣品室內(nèi)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(tǒng)

　　電子經(jīng)過一系列電磁透鏡成束后，打到樣品上與樣品相互作用，會產(chǎn)生二次電子、背散射電子、俄歇電子以及X射線等一系列信號。所以需要不同的探測器譬如二次電子探測器、X射線能譜分析儀等來區(qū)分這些信號以獲得所需要的信息。雖然X射線信號不能用于成象，但習(xí)慣上，仍然將X射線分析系統(tǒng)劃分到成象系統(tǒng)中。

　　有些探測器造價昂貴，比如Robinsons式背散射電子探測器，這時，可以使用二次電子探測器代替，但需要設(shè)定一個偏壓電場以篩除二次電子。

　　3、真空系統(tǒng)

　　真空系統(tǒng)主要包括真空泵和真空柱兩部分。

　　真空柱是一個密封的柱形容器。真空泵用來在真空柱內(nèi)產(chǎn)生真空。有機械泵、油擴散泵以及渦輪分子泵三大類，機械泵加油擴散泵的組合可以滿足配置鎢燈絲槍的掃描電鏡的真空要求，但對于裝置了場致發(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(tǒng)和電子束系統(tǒng)均內(nèi)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。

　　光片掃描顯微鏡需要真空的原因包括：一是電子束系統(tǒng)中的燈絲在普通大氣中會迅速氧化而失效，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。