日立掃描電鏡的工作原理是由電子槍發(fā)射出來(lái)直徑為50μm(微米)的電子束，在加速電壓的作用下經(jīng)過(guò)磁透鏡系統(tǒng)會(huì)聚，形成直徑為5nm(納米)的電子束，聚焦在樣品表面上，在第二聚光鏡和物鏡之間偏轉(zhuǎn)線圈的作用下，電子束在樣品上做光柵狀掃描，同時(shí)同步探測(cè)入射電子和研究對(duì)象相互作用后從樣品表面散射出來(lái)的電子和光子，獲得相應(yīng)材料的表面形貌和成分分析。
從材料表面散射出來(lái)的二次電子的能量一般低于50 ev，其大多數(shù)的能量約在2～3 ev。因?yàn)槎坞娮拥哪芰枯^低，只有樣品表面產(chǎn)生的二次電子才能跑出表面，逃逸深度只有幾個(gè)納米，這些信號(hào)電子經(jīng)探測(cè)器收集并轉(zhuǎn)換為光子，再通過(guò)電信號(hào)放大器加以放大處理，終成像在顯示系統(tǒng)上。日立掃描電鏡工作原理的特殊之處在于把來(lái)自二次電子的圖像信號(hào)作為時(shí)像信號(hào)，將一點(diǎn)一點(diǎn)的畫面“動(dòng)態(tài)”地形成三維的圖像。
日立掃描電鏡*知識(shí)！
1.光學(xué)顯微鏡以可見(jiàn)光為介質(zhì)，電子顯微鏡以電子束為介質(zhì)，由于電子束波長(zhǎng)遠(yuǎn)較可見(jiàn)光小，故電子顯微鏡分辨率遠(yuǎn)比光學(xué)顯微鏡高。光學(xué)顯微鏡放大倍率高只有約1500倍，掃描式顯微鏡可放大到10000倍以上。
2.根據(jù)de broglie波動(dòng)理論，電子的波長(zhǎng)僅與加速電壓有關(guān)：
λe=h/mv=h/(2qmv)1/2=12.2/(v)1/2(å)
在10 kv的加速電壓之下，電子的波長(zhǎng)僅為0.12å，遠(yuǎn)低于可見(jiàn)光的4000-7000å，所以電子顯微鏡分辨率自然比光學(xué)顯微鏡優(yōu)越許多，但是掃描式電子顯微鏡的電子束直徑大多在50-100å之間，電子與原子核的彈性散射與非彈性散射的反應(yīng)體積又會(huì)比原有的電子束直徑增大，因此一般穿透式電子顯微鏡的分辨率比掃描式電子顯微鏡高。
3.日立掃描電鏡有一重要特色是具有超大的景深，約為光學(xué)顯微鏡的300倍，使得掃描式顯微鏡比光學(xué)顯微鏡更適合觀察表面起伏程度較大的樣品。
4.日立掃描電鏡其系統(tǒng)設(shè)計(jì)由上而下，由電子槍射電子束，經(jīng)過(guò)一組磁透鏡聚焦聚焦后，用遮蔽孔徑選擇電子束的尺寸后，通過(guò)一組控制電子束的掃描線圈，再透過(guò)物鏡聚焦，打在樣品上，在樣品的上側(cè)裝有訊號(hào)接收器，用以擇取二次電子或背向散射電子成像。