當電子束照射到樣品上，電子便會與樣品發生多種反應。其中部分電子可以直接透過樣品；部分電子被樣品散射開來；另外一部分電子從樣品表面反射出來。把所有這些不同類型的電子收集起來，并使它們成像，便可以構成不同類型的電子顯微鏡。其中，把樣品表面反射回來的電子收集起來并成像，這種電子顯微鏡叫做掃描電子顯微鏡。
1、掃描電鏡的工作原理 在高壓作用下，由于熱陰極發射出的電子經陰極、栅極、陽極之間的電場聚焦、加速，在栅極與陽極之間形成一個具有很高能量的電子束斑，稱之為電子源。這個電子束斑再經聚光鏡壓縮，會聚成極細的電子束并聚焦在樣品表面上，這個高能量細聚焦的電子束在掃描線圈的作用下，在樣品表面上進行掃描，與樣品相互作用，激發出各種物理信号。各種物理信号的強度與樣品的表面特征相關，可以用相應的探測器分别對其檢測、放大、成像，用于各種微觀分析。掃描電子顯微鏡主要收集的信号是二次電子和倍射電子。
2、掃描電鏡的結構 由于掃描電鏡的工作特性與透射電鏡不同，所以它們的結構也有很大的差别。掃描電鏡一般由電子光寫系統、掃描系統、信号的檢測及放大系統、圖像的顯示與記錄系統、真空系統和電源系統組成。其中電子光學系統主要由電子槍、電磁聚光鏡、光闌、樣品室組成。與透射電鏡的不同，它的作用不是用來成像的，而僅僅是用此獲得一束高能量細聚焦的電子束，它是使樣品産生各種信号的激發源。掃描系統的作用是使入射電子束在樣品表面上作有規則的掃動，并與陰極射線管電子束在熒光屏上能夠同步掃描，改變入射電子束在樣品表面上的掃描振幅，以獲得所需放大倍數的圖像。掃描系統主要由掃描發生器、掃描線圈、放大倍率變換器組成。在入射電子作用下，樣品表面上産生的各種物理信号被檢測并經轉換放大成用以調制圖像或作其它分析的信号，這一過程就是由該系統來完成的。對于不同的物理信号要用不同的檢測器來檢測。目前掃描電鏡常用的檢測器主要是電子檢測器，X射線檢測器。
3、掃描電鏡的試樣制備 掃描電鏡一個突出的特點就是對樣品的适應性很大，所有的固态樣品，無論是塊狀的、粉末的、金屬的、非金屬的、有機的、無機的都可以觀察。而且樣品的制備比較簡單，但仍需要一定的技術和要求，否則就不能達到滿意的結果。一般的掃描電鏡對樣品的要求主要有：适當的大小和良好的導電性。掃描電鏡景深長成像越立體。
日立掃描電鏡
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