扫描电镜原理及操作
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种高分辨率的显微镜，利用电子束而非光线来观察样品表面的微观结构。
它能够提供比传统光学显微镜更高的分辨率和更大的深度信息，因此被广泛应用于材料科学、生物学、纳米技术等领域。
扫描电镜的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 电子源产生电子束：扫描电镜中的电子源通常采用热阴极发射电子的方式，如热丝或者热发射阴极。
当电子源受到加热时，电子会从阴极表面发射出来，形成电子束。
2. 加速和聚焦电子束：电子束经过加速电场，使其获得足够的能量。
然后，通过电磁透镜系统对电子束进行聚焦，以获得较小的束斑尺寸。
3. 样品表面的相互作用：将要观察的样品放置在扫描电镜的样品台上，并调整样品的位置和倾斜角度。
当电子束照射到样品表面时，它与样品中的原子和份子相互作用，产生多种信号。
4. 信号的检测和处理：样品与电子束相互作用后，会产生多种信号，包括二次电子、反射电子、散射电子、透射电子等。
这些信号被探测器捕捉，并转化为电信号。
5. 影像的生成和显示：电信号经过放大、转换和处理后，通过计算机系统生成样品的影像。
这些影像可以以黑白或者彩色的形式显示在显示器上，供操作者观察和分析。
扫描电镜相较于传统光学显微镜具有以下优势：1. 高分辨率：扫描电镜的分辨率通常可以达到纳米级别，远远高于传统光学显微镜的分辨率。
2. 大深度信息：扫描电镜可以提供样品表面的三维形貌信息，使观察者能够更全面地了解样品的结构。
3. 高放大倍数：扫描电镜可以实现高倍数的放大，使细微结构和纳米级粒子能够清晰可见。
4. 可观察多种样品：扫描电镜适合于观察各种不同性质的样品，包括金属、陶瓷、生物组织、纤维材料等。
5. 光学显微镜无法观察的细节：扫描电镜能够观察到光学显微镜无法分辨的细节，如纳米级的表面形貌、弱小的缺陷和晶体结构等。
然而，扫描电镜也存在一些限制和挑战：1. 样品制备要求高：扫描电镜对样品的制备要求较高，需要进行表面处理、金属涂覆或者冷冻等步骤，以确保样品的导电性和稳定性。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理引言概述：扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种利用电子束来观察样品表面形貌和分析成分的高分辨率显微镜。
与传统光学显微镜相比，扫描电镜具有更高的分辨率和放大倍数，能够观察到更细微的细节。
本文将详细介绍扫描电镜的工作原理，包括电子束的产生、样品的准备、信号的检测和图像的生成等方面。
一、电子束的产生1.1 热阴极发射电子热阴极发射电子是扫描电镜中常用的电子源之一。
通过加热金属阴极，使其发射出电子，形成电子束。
常用的金属阴极有钨、铑等，因其熔点高、耐热性好而被广泛应用。
1.2 场发射电子场发射电子是另一种常用的电子源。
在扫描电镜中，通过在导电材料上施加高电压，使其表面形成强电场，从而将电子从导体表面发射出来。
场发射电子具有较高的亮度和稳定性，适用于高分辨率的扫描电镜观测。
1.3 冷阴极发射电子冷阴极发射电子是一种新型的电子源。
与热阴极不同，冷阴极发射电子不需要加热即可发射电子。
常见的冷阴极包括钻石薄膜阴极和碳纳米管阴极。
冷阴极发射电子具有较高的亮度和长寿命，适用于高分辨率和高稳定性要求的扫描电镜。
二、样品的准备2.1 固态样品的处理固态样品在进入扫描电镜之前需要进行一系列的处理。
首先，样品需要被切割成适当的尺寸，并进行抛光以获得平坦的表面。
然后，样品需要被镀上一层导电薄膜，以便电子束能够在样品表面形成有效的信号。
2.2 液态样品的处理液态样品的处理相对较为复杂。
通常，液态样品需要被固化成凝胶或冰冻，以保持其形状和结构。
然后，样品需要被切割成适当的尺寸，并进行抛光和镀膜等处理步骤，以便进行扫描电镜观测。
2.3 生物样品的处理生物样品的处理需要特殊的技术和设备。
首先，生物样品需要被固定，以保持其形状和结构。
然后，样品需要进行脱水、冻干或冰冻等处理步骤，以便进行扫描电镜观测。
此外，为了增强样品的对比度，生物样品通常需要进行染色处理。
三、信号的检测3.1 二次电子信号二次电子信号是扫描电镜中最常用的信号之一。
扫描电镜的结构原理及其操作使用课件
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材料内部结构分析
通过扫描电镜观察材料内部不同层次的结构，可以研究材 料的晶体结构、相组成、微织构等，对于材料的性能研究 和优化具有重要意义。
材料元素分布分析
扫描电镜配备的能谱分析仪可以测定材料中元素的种类和 分布情况，对于研究材料的化学成分和元素迁移行为具有 重要作用。
生物医学研究应用案例
01
细胞结构与功能研究
半导体器件结构与性能分 析
扫描电镜可以观察半导体器件的结构和性能 ，如芯片的微观电路结构、缺陷分析等，对 于半导体行业的产品研发和质量监控具有重 要意义。
半导体材料表面形貌与成 分分析
扫描电镜可以观察半导体材料表面的微观形 貌和成分，如硅片、锗片的表面粗糙度和化 学组成，对于半导体材料的研究和质量控制
特点
高分辨率、高景深、高灵敏度、多功能性等。
历史与发展
历史
SEM最早出现于1940年代，但真 正的发展和应用是在1950年代以 后。
发展
经历了多个阶段，从最初的简单 扫描电镜，到现在的场发射扫描 电镜、能量色散X射线谱仪等高级 配置。
应用领域
01
02
03
04
材料科学
用于研究材料的微观结构和性 能，如金属、陶瓷、高分子等
图像扭曲
可能是由于扫描电镜的电子束不稳定或样品表面不平整所 致。解决办法是调整扫描电镜的电子束稳定性或对样品表 面进行预处理。
样品烧蚀
可能是由于样品表面有金属杂质或样品放置不当所致。解 决办法是更换样品或调整扫描电镜的加速电压和电流。
05
扫描电镜应用案例展示
材料科学研究应用案例
材料表面形貌分析
扫描电镜可以用于研究材料表面的微观形貌，如表面粗糙 度、颗粒大小等，对于材料科学的基础研究和应用研究有 重要作用。
扫描电镜的工作原理和应用
扫描电镜的工作原理和应用1. 扫描电镜的工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种利用电子束与样品相互作用来获取图像的仪器。
相比传统的光学显微镜，扫描电镜具有更高的分辨率和更大的深度感，可以观察到更细微的细节。
扫描电镜的工作原理如下：1.电子发射: 扫描电镜通过热发射或场发射的方式产生高能电子束。
这个电子束经过加速电压，使电子获得足够大的能量。
2.聚焦: 电子束经过一系列的聚焦透镜，使其在样品表面形成一个非常小的聚焦点，以提高分辨率。
3.扫描: 电子束通过控制扫描线圈的方式，沿着样品表面进行扫描。
在每一个扫描点，样品上的电子与电子束发生相互作用。
4.信号检测: 所有与电子束相互作用的信号都被收集和检测，包括次级电子、反射电子、散射电子等。
5.图像生成: 通过扫描电镜的控制系统将所有收集到的信号转换为图像。
这些图像可以显示出样品表面的形貌、结构和组成。
2. 扫描电镜的应用扫描电镜广泛应用于各个领域，包括材料科学、生物学、医学等。
下面列举一些常见的应用：1.纳米材料研究: 扫描电镜可以观察到纳米级别的材料结构和形貌，对于纳米材料的制备和性质研究非常重要。
2.生物学研究: 扫描电镜可以观察生物样品的微观结构，如细胞、细胞器和微生物等。
它可以帮助研究者了解生物体的形态、组织和功能。
3.医学检测: 扫描电镜可以用于医学领域中的病理学研究和临床诊断。
例如，可以观察病毒、细菌、组织断面等微小结构，帮助医生进行疾病诊断和治疗。
4.材料表征: 扫描电镜能够观察材料的粗糙度、晶体结构、颗粒分布等参数，对于材料研究和工程应用具有重要意义。
5.环境科学研究: 扫描电镜可以用于观察和分析大气颗粒物、水中微生物和污染物等的形貌和组成，有助于环境污染的起因和后果研究。
6.艺术文物保护: 扫描电镜可以帮助对文物进行分析，如绘画的颜料、雕塑的材料等。
这对于文物的保护和修复具有重要价值。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，简称SEM）是一种高分辨率的显微镜，利用电子束和样品之间的相互作用来获取样品表面的详细信息。
它在材料科学、生物学、纳米技术等领域具有广泛的应用。
一、工作原理概述扫描电镜的工作原理可以分为以下几个步骤：电子源产生电子束，电子束经过聚焦系统聚焦后，通过扫描线圈控制电子束的位置，然后电子束与样品表面发生相互作用，样品表面发射出的信号被探测器采集并转换成图象。
二、电子源扫描电镜使用的电子源通常是热阴极。
热阴极是由钨丝或者其他材料制成的，通过加热使其发射电子。
电子源的温度和电流可以调节，以控制电子束的强度和稳定性。
三、聚焦系统聚焦系统主要由透镜组成，用于聚焦电子束。
透镜可以是磁透镜或者电透镜，通过调节透镜的电流或者磁场来控制电子束的聚焦效果。
聚焦系统的作用是使电子束尽可能地细致和聚焦，以提高分辨率。
四、扫描线圈和扫描控制扫描线圈用于控制电子束的位置，使其按照一定的模式在样品表面挪移。
扫描控制系统可以根据需要调整扫描速度和扫描范围。
通过控制扫描线圈，可以在样品表面获取不同位置的信号，从而形成图象。
五、相互作用和信号检测电子束与样品表面发生相互作用时，会产生多种信号，包括二次电子、反射电子、散射电子、辐射等。
这些信号可以提供关于样品表面形貌、成份和结构的信息。
扫描电镜通常使用多种探测器来采集这些信号，并将其转换为图象。
六、图象处理和显示采集到的信号经过放大、滤波、增益等处理后，可以转换为数字信号，并通过计算机处理和显示。
图象处理软件可以对图象进行增强、测量和分析，以获取更多的样品信息。
七、应用领域扫描电镜在材料科学、生物学、纳米技术等领域具有广泛的应用。
在材料科学中，扫描电镜可以观察材料的表面形貌、颗粒分布、晶体结构等；在生物学中，扫描电镜可以研究细胞形态、细胞组织结构等；在纳米技术中，扫描电镜可以观察纳米材料的形貌和结构。
总结：扫描电镜通过利用电子束和样品之间的相互作用来获取样品表面的详细信息。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理扫描电镜是一种高级显微镜，能够提供高分辨率的显微图象。
它的工作原理是利用电子束来扫描样品表面，通过采集反射、透射或者散射的电子信号来生成图象。
下面将详细介绍扫描电镜的工作原理。
一、电子源1.1 电子枪：扫描电镜中的电子源通常是由热阴极电子枪产生的。
电子枪通过加热阴极产生电子，然后通过加速电压加速电子束。
1.2 加速电压：加速电压决定了电子束的能量。
加速电压越高，电子束的穿透能力越强，分辨率也会提高。
1.3 调焦系统：扫描电镜中的调焦系统用于调整电子束的聚焦，以保证在样品表面形成清晰的图象。
二、样品准备2.1 导电涂层：为了避免电荷积累和减少散射，样品通常需要涂上导电涂层，如金属薄膜。
2.2 样品固定：样品需要被固定在样品台上，以保证在扫描过程中不会挪移。
2.3 样品表面处理：为了获得清晰的图象，样品表面需要进行适当的处理，如抛光或者蒸镀。
三、扫描系统3.1 扫描线圈：扫描电镜中的扫描线圈用于控制电子束在样品表面的扫描范围，从而形成图象。
3.2 探测器：扫描电镜中的探测器用于接收反射、透射或者散射的电子信号，并将其转换成图象。
3.3 扫描速度：扫描速度决定了图象的分辨率，较高的扫描速度可以获得更高分辨率的图象。
四、信号处理4.1 图象重建：通过采集反射、透射或者散射的电子信号，扫描电镜可以重建样品表面的图象。
4.2 对照度调整：信号处理中可以对图象的对照度进行调整，以提高图象的清晰度。
4.3 图象分析：扫描电镜可以通过信号处理进行图象分析，如测量样品表面的形貌或者化学成份。
五、应用领域5.1 材料科学：扫描电镜在材料科学领域被广泛应用，可以观察材料的微观结构和表面形貌。
5.2 生物学：扫描电镜在生物学领域可以用于观察细胞结构和微生物形态。
5.3 纳米技术：扫描电镜在纳米技术领域可以用于观察纳米材料的结构和性质。
总结：扫描电镜通过利用电子束扫描样品表面，采集电子信号生成图象，具有高分辨率和广泛的应用领域。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种常用的高分辨率显微镜，它利用电子束与样品的相互作用来获取样品的表面形貌和成份信息。
下面将详细介绍扫描电镜的工作原理。
一、电子束的产生与聚焦扫描电镜中的关键部件是电子枪，它通过热发射或者场发射的方式产生高能电子束。
电子束经过聚焦系统，通过一系列的电磁透镜进行聚焦，使电子束变得更加细致和聚焦，从而提高分辨率。
二、样品的制备与加载在进行扫描电镜观察之前，需要对样品进行制备。
常见的样品制备方法包括金属涂层、冷冻切片、离子切割等。
制备完成后，将样品加载到扫描电镜的样品室中。
三、扫描电子显微镜的工作模式1. 透射电子显微镜模式（TEM）透射电子显微镜模式是将电子束穿透样品，然后通过样品上的透射电子显微镜探测器进行成像。
这种模式适合于对样品内部结构的观察，可以提供高分辨率的成像。
2. 扫描电子显微镜模式（SEM）扫描电子显微镜模式是将电子束聚焦到样品表面，然后通过样品表面反射的次级电子、反射电子或者后向散射电子进行成像。
这种模式适合于对样品表面形貌和成份的观察。
四、扫描电子显微镜的成像原理1. 次级电子成像（SEI）次级电子成像是通过探测样品表面次级电子的信号来获得图象。
当电子束与样品表面相互作用时，会产生次级电子。
这些次级电子被探测器捕捉到，并转换成图象。
2. 反射电子成像（BEI）反射电子成像是通过探测样品表面反射电子的信号来获得图象。
当电子束与样品表面相互作用时，一部份电子会被样品表面反射出来，这些反射电子被探测器捕捉到，并转换成图象。
3. 后向散射电子成像（BSEI）后向散射电子成像是通过探测样品表面后向散射电子的信号来获得图象。
当电子束与样品表面相互作用时，部份电子会发生散射，并改变其运动方向。
这些后向散射电子被探测器捕捉到，并转换成图象。
五、扫描电子显微镜的分辨率扫描电子显微镜的分辨率是指它可以分辨出两个相邻物体之间的最小距离。
扫描电镜原理、方法及操作
一、分析测试步骤开机1、接通循环水（流速1.5～2.0L/min ）2、打开主电源开关。
3、在主机上插入钥匙，旋至“Start ”位置。
松手后钥匙自动回到“on ”的位置，真空系统开始工作。
4、等待10秒钟，打开计算机运行。
5、点击桌面的开始程序。
6、点击［JEOL ·SEM ］及［JSM-5000主菜单］。
7、约20分钟仪器自动抽高真空，真空度达到后，电子枪自动加高压，进入工作状态。
8、通过计算机可以进行样品台的移动，改变放大倍数、聚焦、象散的调整， 直到获得满意的图像9、对于满意的图像可以进行拍照、存盘和打印。
10、若需进行能谱分析，要提前1小时加入液氮，并使探测器进入工作状态。
11、打开能谱部分的计算机进行谱收集和相应的分析。
12、需观察背散射电子像时，工作距离调整为15mm ，然后插入背散射电子探测器，用完后随时拔出。
更换样品1、点击“HTon ”,出现“HT Ready ”。
2、点击“Sample ”,再点击“Vent ”。
3、50秒后拉出样品台,从样品台架上取出样品台.4、更换样品后,关上样品室门,再点击“EVAC ”,真空系统开始工作,重复开机10.1.8、10.1.9。
关机1、点击［EXIT ］,再点击［OK ］,扫描电镜窗口关闭,回到视窗桌面上.2、电击桌面上的［Start ］。
3、退出视窗,关闭计算机.4、关闭控制面板上的电源开关.5、等待15分钟后关掉循环水.6、关掉总电源.二. 方法原理1、扫描电镜近况及其进展扫描电子显微镜的设计思想和工作原理，早在1935年已经被提出来了，直到1956年才开始生产商品扫描电镜。
商品扫描电镜的分辨率从第一台的25nm 提高到现在的0.8nm ，已经接近于透射电镜的分辨率，现在大多数扫描电镜都能同X 射线波谱仪、X 射线能谱仪和自动图像分析仪等组合，使得它是一种对表面微观世界能够进行全面分析的多功能的电子光学仪器。
数十年来，扫描电镜已广泛地应用在材料学、冶金学、地矿学、生物学、医学以及地质勘探，机械制造、生产工艺控制、产品质量控制等学科和领域中，促进了各有关学科的发展。
sem扫描电镜工作原理
sem扫描电镜工作原理
SEM（扫描电子显微镜）工作原理是利用电子束扫描样品表
面并测量反射或散射的电子信号。
1. 准备样品：待观察的样品通常需要被先行处理，如固定、切片、涂覆导电涂层等，以便在SEM中获得良好的成像效果。
2. 电子发射和聚焦：SEM中的电子枪产生以高速发射的电子束。
该电子束经过电子透镜的聚焦作用，使得其具有很高的空间分辨率。
3. 样品扫描：样品被固定在一个电子透明的托座上，电子束扫描轨迹由扫描线圈控制。
电子束沿着一系列水平和垂直线扫描，从而覆盖整个样品表面。
4. 相互作用检测：当电子束与样品表面相互作用时，会发生多种现象，包括电子的散射、透射以及次级电子、反射电子的发射等。
这些信号会被探测器捕捉。
5. 信号放大和处理：SEM中的探测器接收到的信号被放大和
处理。
不同的探测器可以检测不同类型的信号，如次级电子探测器可用于成像表面形貌，而反射电子探测器可用于分析样品的晶体结构。
6. 生成图像：SEM内部的计算机将处理后的信号转换为图像，形成类似于电视图像的黑白或彩色显示。
根据扫描的样品区域，可获得高分辨率的二维或三维表面形貌图像。
SEM的工作原理基于电子的波粒二象性，电子具有很短的波长（通常比可见光短得多），因此SEM可以提供更高的空间分辨率，达到纳米级甚至更高级别的成像精度。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种常用的高分辨率显微镜，通过利用电子束与样品的相互作用来获取样品表面的形貌和成分信息。
其工作原理基于电子光学和电子物理的原理。
一、电子光学系统扫描电镜的电子光学系统由电子源、透镜系统和检测系统组成。
1. 电子源扫描电镜的电子源通常采用热阴极电子枪，通过加热阴极产生热电子。
热电子经过加速电压加速形成高速电子束。
2. 透镜系统透镜系统由几个磁透镜组成，包括聚焦透镜和扫描透镜。
聚焦透镜用于将电子束聚焦到极小的尺寸，提高分辨率。
扫描透镜用于控制电子束在样品表面的扫描。
3. 检测系统检测系统用于测量电子束与样品相互作用后的信号。
常用的检测器有二次电子检测器和反射电子检测器。
二次电子检测器用于观察样品表面形貌，反射电子检测器用于获得样品的成分信息。
二、扫描控制系统扫描控制系统由扫描线圈和扫描发生器组成。
扫描线圈用于控制电子束在样品表面的扫描范围和速度。
扫描发生器则产生扫描信号，控制电子束的扫描。
三、样品准备在进行扫描电镜观察之前，样品需要进行一系列的准备工作。
首先，样品需要被固定在样品架上，以保持稳定。
然后，样品需要被表面处理，如金属镀膜或碳镀膜，以提高导电性。
最后，样品需要被放置在真空环境中，以避免电子束与空气分子的相互作用。
四、工作过程1. 准备好样品并放置在样品架上。
2. 打开扫描电镜，并进行必要的预热和真空泵抽气。
3. 调整电子光学系统，使得电子束聚焦到最佳状态。
4. 设置扫描控制系统，确定扫描范围和速度。
5. 开始扫描，观察样品表面形貌和成分信息。
6. 根据需要，可以调整扫描参数和检测器，以获得更详细的信息。
7. 观察结束后，关闭扫描电镜并进行必要的清洁和维护。
五、应用领域扫描电镜在许多领域都有广泛的应用。
在材料科学中，它可以用于观察材料的晶体结构、表面缺陷和纳米结构。
在生物学中，它可以用于观察细胞和组织的形态和结构。
扫描电镜的工作原理
扫描电镜的工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope, SEM）是一种利用电子束与样品交互作用的仪器，用于观察样品表面的微观形貌和结构。
其工作原理是通过电子束的扫描来获取样品表面的信号，再将信号转换成图像显示出来。
1. 电子源：扫描电镜使用的是高能电子。
常见的电子源有热阴极电子枪和场致发射电子枪。
电子源产生的电子经过聚焦电磁镜进行聚焦，然后被发射到一束电子束中。
2. 高压供应和框选系统：电子束经过聚焦后，需要进一步通过高压电势加速。
高压供应系统产生高压电位，加速电子束。
3. 框选系统控制电子束的轨迹。
它由电子透镜的集合体组成，主要有聚束透镜和偏转温度变换器。
框选系统控制电子束的直径，使其能够扫描样品表面。
4. 样品台：样品台是支持样品的平台。
在扫描电镜中，样品位于真空室内，以确保电子的自由通过。
样品通常需要进行前置处理，比如金属涂层，以增加其导电性。
样品台还可以在扫描过程中进行样品的取向调整。
5. 检测器：检测器用于捕捉经过样品表面的电子与样品交互作用后所释放出的信号。
常用的检测器有二次电子检测器（SE）和反射电子检测器（BSE）。
SE检测器检测样品表面的二次电子发射，而BSE检测器检测样品表面的反射电子。
6. 信号处理和图像显示系统：检测到的信号经过放大和处理之后，可以被转化为图像显示出来。
信号处理和图像显示系统通常包括放大器、扫描控制器和图像处理软件。
通过以上的步骤和系统的协调作用，扫描电镜可以获得高分辨率、三维的样品表面图像。
这种工作原理不仅能够观察样品的形态结构，还可以进行微区化学成分分析和表面形貌定量分析等。
扫描电镜原理、方法及操作
一、分析测试步骤开机1、接通循环水（流速1.5～2.0L/min ）2、打开主电源开关。
3、在主机上插入钥匙，旋至“Start ”位置。
松手后钥匙自动回到“on ”的位置，真空系统开始工作。
4、等待10秒钟，打开计算机运行。
5、点击桌面的开始程序。
6、点击［JEOL ·SEM ］及［JSM-5000主菜单］。
7、约20分钟仪器自动抽高真空，真空度达到后，电子枪自动加高压，进入工作状态。
8、通过计算机可以进行样品台的移动，改变放大倍数、聚焦、象散的调整， 直到获得满意的图像9、对于满意的图像可以进行拍照、存盘和打印。
10、若需进行能谱分析，要提前1小时加入液氮，并使探测器进入工作状态。
11、打开能谱部分的计算机进行谱收集和相应的分析。
12、需观察背散射电子像时，工作距离调整为15mm ，然后插入背散射电子探测器，用完后随时拔出。
更换样品1、点击“HTon ”,出现“HT Ready ”。
2、点击“Sample ”,再点击“Vent ”。
3、50秒后拉出样品台,从样品台架上取出样品台.4、更换样品后,关上样品室门,再点击“EVAC ”,真空系统开始工作,重复开机10.1.8、10.1.9。
关机1、点击［EXIT ］,再点击［OK ］,扫描电镜窗口关闭,回到视窗桌面上.2、电击桌面上的［Start ］。
3、退出视窗,关闭计算机.4、关闭控制面板上的电源开关.5、等待15分钟后关掉循环水.6、关掉总电源.二. 方法原理1、扫描电镜近况及其进展扫描电子显微镜的设计思想和工作原理，早在1935年已经被提出来了，直到1956年才开始生产商品扫描电镜。
商品扫描电镜的分辨率从第一台的25nm 提高到现在的0.8nm ，已经接近于透射电镜的分辨率，现在大多数扫描电镜都能同X 射线波谱仪、X 射线能谱仪和自动图像分析仪等组合，使得它是一种对表面微观世界能够进行全面分析的多功能的电子光学仪器。
数十年来，扫描电镜已广泛地应用在材料学、冶金学、地矿学、生物学、医学以及地质勘探，机械制造、生产工艺控制、产品质量控制等学科和领域中，促进了各有关学科的发展。
扫描电镜分析原理
扫描电镜分析原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种通过扫描样品表面并检测由样品放射出的电子来获得样品表面形貌和成分的仪器。
SEM利用高能电子束与样品相互作用，通过分析电子束与样品之间的相互作用来获得样品的各种信息。
其工作原理如下：1.电子源：SEM中使用的电子源通常为热阴极发射电子源，通过升高阳极电压，使电子从热阴极发射出来。
发射的电子束通过一系列电子透镜系统聚焦并加速到一定的能量。
2.样品制备：在进行SEM观察前，需要对样品进行制备处理。
常见的样品制备方法包括金属喷镀、碳喷镀、冷冻切片、离子切割等。
制备后的样品需要放置在真空环境下进行观察。
3.电子束与样品的相互作用：电子束在与样品相互作用时，会发生多种相互作用，包括散射、透射、吸收等。
这些相互作用会导致电子束的改变，从而提供了关于样品形貌和成分的信息。
4.信号检测：SEM通过检测从样品表面散射出的电子来获取图像。
这些散射出的电子经过各种探测器的接收和放大后，转化为电子图像。
常见的探测器包括二次电子探测器和反向散射电子探测器。
- 二次电子探测器（Secondary Electron Detector，SED）: SED可以检测到样品表面发射出的二次电子。
二次电子的发射数量与样品表面的形貌相关，可以获得样品表面形貌的信息。
- 反向散射电子探测器（Backscattered Electron Detector，BED）: BED可以检测到电子束与样品中原子核的相互作用产生的反向散射电子。
反向散射电子的能量与样品中元素的原子序数相关，可以用以获得样品的成分信息。
5.图像形成：通过对来自探测器的信号进行处理和放大，得到由电子束在样品上扫描过程中记录下来的图像。
这些图像可以以灰度图的形式来展示样品表面的形貌和成分信息。
总结起来，SEM利用高能电子束与样品相互作用，通过探测从样品表面散射出的电子来获取样品表面形貌和成分的信息。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种高分辨率的显微镜，利用电子束与样品之间的相互作用来获取样品表面的形貌和结构信息。
它在材料科学、生物学、医学、纳米技术等领域具有广泛的应用。
一、扫描电镜的基本原理扫描电镜的基本原理是利用电子束与样品表面的相互作用来获得样品表面的形貌和结构信息。
其主要由电子光学系统、扫描控制系统和图象显示系统三部份组成。
1. 电子光学系统扫描电镜的电子光学系统主要包括电子枪、透镜系统和探测器。
电子枪通过加热阴极产生热电子，经过加速电压加速后形成高速电子束。
透镜系统包括聚焦透镜和扫描线圈，通过调节透镜电压和扫描线圈电压来控制电子束的聚焦和扫描。
探测器用于检测样品表面的信号并转换为电信号。
2. 扫描控制系统扫描控制系统主要由扫描线圈和样品台组成。
扫描线圈通过改变电流大小和方向来控制电子束的扫描范围和速度。
样品台用于固定和调节样品位置，保证样品与电子束之间的距离和角度的稳定。
3. 图象显示系统图象显示系统主要由信号放大器、数字转换器和显示器组成。
信号放大器用于放大探测器输出的电信号，数字转换器将摹拟信号转换为数字信号，最后通过显示器将数字信号转换为可视的图象。
二、扫描电镜的工作过程扫描电镜的工作过程主要包括样品制备、样品加载、电子束扫描和图象获取四个步骤。
1. 样品制备样品制备是扫描电镜工作的前提，样品的制备质量直接影响到最终的观察结果。
常见的样品制备方法包括金属薄膜沉积、切片制备、离子切割等。
2. 样品加载样品加载是将制备好的样品放置到扫描电镜的样品台上，并调整样品位置和角度，使得样品表面与电子束之间的距离和角度适合观察要求。
3. 电子束扫描电子束扫描是通过控制扫描线圈的电流和方向，使得电子束在样品表面上进行扫描。
扫描过程中，电子束与样品表面的相互作用会产生多种信号，如二次电子信号、反射电子信号、散射电子信号等。
4. 图象获取图象获取是将样品表面的信号转换为电信号，并通过信号放大器、数字转换器和显示器将其转换为可视的图象。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理标题：扫描电镜工作原理引言概述：扫描电镜是一种高分辨率的显微镜，广泛应用于材料科学、生物学、医学等领域。
其工作原理是利用电子束替代光束，通过对样品表面进行扫描来获取高分辨率的图像。
本文将详细介绍扫描电镜的工作原理。
一、电子源1.1 电子枪：扫描电镜中的电子源通常为热阴极电子枪，通过加热阴极产生电子。
1.2 高压电源：为电子枪提供高电压，加速电子束的速度。
1.3 准直系统：用于控制电子束的大小和方向，确保电子束的准直性。
二、样品准备2.1 导电涂层：样品需要进行导电涂层，以便电子束能够顺利地通过样品表面。
2.2 样品固定：样品需要被固定在样品台上，以确保在扫描过程中不会移动。
2.3 样品真空：在扫描电镜中，样品台周围需要保持真空环境，以避免电子束与气体分子碰撞而产生散射。
三、扫描系统3.1 扫描线圈：用于控制电子束在样品表面的扫描路径，从而获取样品表面的图像。
3.2 探测器：用于接收经过样品表面反射、散射的电子，并将其转化为图像。
3.3 数据处理：通过对探测器接收到的信号进行处理，可以得到高分辨率的样品表面图像。
四、成像方式4.1 透射电子显微镜：电子束透过样品，形成透射电子显微图像。
4.2 散射电子显微镜：电子束与样品表面发生散射，形成散射电子显微图像。
4.3 反射电子显微镜：电子束被样品表面反射，形成反射电子显微图像。
五、分辨率与放大倍数5.1 分辨率：扫描电镜的分辨率通常在纳米级别，远高于光学显微镜。
5.2 放大倍数：扫描电镜可以实现高倍数的放大，可以观察到样品表面的微观结构。
5.3 应用领域：由于其高分辨率和高放大倍数，扫描电镜在材料科学、生物学、医学等领域有着广泛的应用。
总结：扫描电镜是一种基于电子束的高分辨率显微镜，其工作原理涉及电子源、样品准备、扫描系统、成像方式以及分辨率与放大倍数等方面。
通过对扫描电镜工作原理的深入了解，可以更好地应用扫描电镜进行科学研究和实验。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理引言概述：扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种高分辨率的显微镜，通过扫描样品表面并测量反射电子的信号来获取样品的形貌信息。
本文将详细介绍扫描电镜的工作原理。
正文内容：一、电子束的产生与聚焦1.1 热阴极电子发射：热阴极通过加热产生的热能使电子从阴极表面发射出来。
1.2 真空环境：扫描电镜需要在真空环境中工作，以避免电子束与气体分子发生碰撞而散射。
1.3 电子束的聚焦：通过电磁透镜对电子束进行聚焦，使其具有较小的直径和较高的能量密度。
二、扫描线圈与样品的扫描2.1 扫描线圈：扫描线圈通过施加电流，产生磁场从而使电子束在样品表面上进行扫描。
2.2 扫描模式：扫描电镜可采用逐行扫描或逐点扫描的方式，将电子束沿着样品表面进行扫描。
2.3 扫描速度与分辨率：扫描速度和分辨率之间存在着一定的权衡，较高的扫描速度可获得较低的分辨率，而较低的扫描速度可获得较高的分辨率。
三、信号的检测与放大3.1 二次电子信号：当电子束与样品表面相互作用时，会产生二次电子信号，这些信号携带了样品表面形貌的信息。
3.2 检测器：扫描电镜使用不同类型的检测器来检测二次电子信号，常见的有原子力显微镜（AFM）和光电倍增管（PMT）。
3.3 信号放大：检测到的二次电子信号经过放大处理，以便更好地观察和分析样品的形貌。
四、图像的生成与显示4.1 信号转换：放大后的信号被转换成数字信号，以便进行图像处理和分析。
4.2 图像生成：通过将扫描过程中获取到的信号与扫描位置的信息进行匹配，生成样品的图像。
4.3 图像显示：生成的图像可以通过计算机显示器或打印机进行显示和输出，以供观察和分析。
五、应用领域与发展趋势5.1 应用领域：扫描电镜广泛应用于材料科学、生物学、纳米技术等领域，用于研究材料的微观结构和表面形貌。
5.2 发展趋势：随着技术的不断进步，扫描电镜的分辨率和图像质量将不断提高，同时也将更加注重对样品的非破坏性观察和三维重建等方面的发展。
扫描电镜工作原理
扫描电镜工作原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种利用电子束扫描样品表面并通过检测所产生的信号来获得样品表面形貌和成分信息的仪器。
它是一种高分辨率的显微镜，可以观察到纳米级别的细节。
扫描电镜的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 电子源：扫描电镜使用的电子源通常是热阴极电子枪。
电子枪中的热阴极受到加热，产生高能电子。
这些电子通过加速电压加速，形成一个电子束。
2. 准直系统：电子束经过准直系统，主要由准直磁铁和透镜组成。
准直磁铁用于控制电子束的方向，使其垂直于样品表面。
透镜用于聚焦电子束，使其具有较小的直径。
3. 样品台：样品台是扫描电镜中放置样品的部分。
样品通常需要被涂覆一层导电薄膜，以便电子束可以通过样品并形成图像。
样品台可以进行样品的精确定位和旋转。
4. 扫描系统：扫描系统包括扫描线圈和扫描电子束控制器。
扫描线圈用于控制电子束在样品表面的扫描范围，从而覆盖整个样品表面。
扫描电子束控制器则用于控制电子束的扫描速度和扫描模式。
5. 信号检测与图像形成：当电子束扫描样品表面时，与样品相互作用的电子会发生散射、反射和吸收等过程。
这些过程会产生不同的信号，如二次电子、背散射电子和X射线等。
扫描电子显微镜会检测这些信号，并将其转化为电信号。
6. 图像处理与显示：通过对检测到的信号进行放大、滤波、增强和数字化等处理，可以得到样品表面的形貌和成分信息。
这些处理后的图像可以通过显示器进行观察和记录。
扫描电镜具有以下几个优点：1. 高分辨率：扫描电镜具有较高的分辨率，可以观察到纳米级别的细节。
2. 大深度：扫描电镜可以通过调整样品台的位置，观察到样品表面的不同深度，从而得到三维形貌信息。
3. 大视场：相比传统光学显微镜，扫描电镜具有较大的视场，可以观察到更大范围的样品表面。
4. 成分分析：通过探测样品表面产生的X射线，可以进行元素分析和成分分析。
扫描电镜在许多领域有着广泛的应用，例如材料科学、生物学、纳米技术、电子工程等。
扫描电镜操作手册
扫描电镜操作手册一、前言扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种采用电子束来形成高分辨率图像的仪器。
它可以通过扫描样品表面并检测反射电子的方式，将样品的微观形貌和表面结构进行观察和分析。
本操作手册将向您介绍扫描电镜的基本原理和操作步骤，以及一些常见的技巧和注意事项。
二、扫描电镜的基本原理扫描电镜的基本原理是利用高能电子束与样品相互作用产生的各种信号来获取样品表面形貌的信息。
当电子束扫描到样品表面时，会产生次级电子、反射电子、散射电子等不同的信号。
这些信号被探测器接收并转换成电压信号，再通过信号处理系统转换成图像。
三、扫描电镜的操作步骤1. 准备工作在操作扫描电镜之前，需要进行一些准备工作。
首先，打开电镜主机，并确保它与电源连接。
其次，检查样品架是否干净，并将待观察的样品放置在样品架上。
注意，样品表面应干净且不含有尘埃和油污等杂质。
2. 开机和预热按下电源按钮，等待电镜主机启动。
在启动过程中，电子枪和样品室会开始预热。
预热时间一般为15-20分钟，以确保电子枪和样品室达到稳定的工作温度。
3. 样品安装当电镜主机预热完成后，打开样品室的门，并将准备好的样品放置在样品架上。
然后，仔细关闭样品室门，并确保它完全密封。
4. 参数调整根据样品的性质和需求，进行相应的参数调整。
主要包括加速电压、放大倍数、扫描速度等参数的选择和调整。
调整参数时，应根据所需的观察效果进行实时调整和反馈。
5. 图像观察和采集在参数调整完成后，可以开始观察和采集图像。
选择观察区域并调整对焦，然后点击图像采集按钮进行图像保存。
在观察和采集图像时，注意保持样品和电子束之间的距离适当，以避免样品受到过度辐照。
6. 关机和清理在使用完毕后，进行关机和清理工作。
首先，将加速电压调至最低，然后按下关机按钮。
等待电镜主机完全关闭后，进行样品架的清理和样品的取出。
清理时，使用压缩空气吹扫样品架和电子束光路，以去除附着在上面的灰尘和杂质。
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偏转线圈；其中偏转线圈通以锯齿波的电流，产生的磁场 作用于电子束使它在样品上扫描。扫描的区域、扫描比率
磁透镜一般有三个：第一、二聚光镜和物镜，
作用与透射电镜的聚光镜相同:缩小电子束的直径，把来 自电子枪的约30微米大小的电子束经过第一、二聚光镜和 物镜的作用，缩小成直径约为几十埃的狭窄电子束。
像的大小 扫描区域的大小
2、电子枪亮度，样品的性质，相互作用的方式以及扫描 速度和像的线数。 目前商品扫描电镜分辨率一般达到50-60埃，使用场发 射电子枪可达约10埃。
显微镜成像原理
2、扫描电镜的结构
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2、扫描电镜的结构
扫描电镜的主要由三大部分组成： 1、电子光学系统 2、成像系统 一种具有特征能量值的电子，这种电子
3、电子与样品的相互作用
（二）射线 1、X射线：
又称伦琴射线；波长约0.001-10nm。电子探针轰击
1925年发现，用它可以进行样品轻元素的分析，
样品时，可产生特征X射线和连续X射线。其中特征X射线 的波长和能量随样品中各种元素的不同而各异，根据这 一性质可以对样品中的某些元素进行定性和定量分析。 X射线主要反映样品深层（约50—500nm）的某些信 息。X射线适合于重元素的成分分析。
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有强烈的立体视觉:
大鳞副泥鳅的受精过程
3、扫描电子显微镜的特点
示受精孔
精孔区
有强烈的立体视觉
卵膜孔
受精后5秒
有强烈的立体视觉:
大鳞副泥鳅的受精过程
3、扫描电子显微镜的特点
(4)样品制备较简单—— 甚至可以不作任何处理。并且样品可以很大，如直
受精后10秒
径可达10厘米以上。（图） (5)无损分析—— 在观察样品表面形貌的同时又可对样品进行微区成 分的无损分析。
2、扫描电镜的结构
（一）电子光学系统:
可称为镜筒，它的外观与透射电镜的镜筒相似，实际上 相当于透射电镜的照明系统(它不需要成像系统)， 它是由：电子枪、几个磁透镜、扫描线圈
以及样品室组成。
2、扫描电镜的结构
扫描电镜的电子枪与透射电镜的电子枪基本相同， 加速电压较低，一般在40kV以下。
2、扫描电镜的结构
(1)合轴：
与透射电镜一样扫描电镜也应良好地合轴。合轴不良 将引起像差使分辨率下降，而且会使讯号减弱，降低信噪 比使图像质量变差。物镜光栏不合轴使像散无法消除，从 而降低分辨率。在操作中如发现聚焦过程图像移动，有可 能是物镜光栏不对中，此时像散无法彻底消除。
方法如下：
首先放大倍数放在10000倍以上，先调粗聚焦，然 后在焦点附近反复做稍欠焦、正焦、过焦的操作。
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3、电子与样品的相互作用
2、阴极荧光：
入射电子与样品相互作用而发射出可见光或红外光、 紫外光的现象。 阴极荧光具有一种电子束激发的光谱，和原子里面层 状结构有关。 若将荧光光谱进行分光分析，可用来鉴别主体物质和 分析杂质含量。
第四部分:扫描电镜
二、扫描电子显微镜的操作
二、扫描电子显微镜的操作
2、扫描电镜的结构
2、扫描电镜的结构
（三）成像系统：包括信号的收集、放大、处理、
显示与记录部分。
信号的收集器：用于把闪烁片产生的光信号送
真空系统安装部位
到它后面的光电倍增管。在光电倍增管的后面是前置
放大器和视频放大器，最后接到显像管的栅极。
2、扫描电镜的结构
2、扫描电镜的结构
显示和记录部分：
信号的收集器部分
二次电子的产生
二次电子的发射是由于入射电子碰撞样品的 核外电子，核外电子获得能量脱离原子而成为二 次电子。 二次电子只产生于入射电子的散射区域，这 个散射区域呈“泪滴”状。
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二次电子的产生
二次电子的产生额（产生数量）随入射角的变化 而变化。对于给定的电子束，二次电子发射率主要取 决于电子束的入射角：
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扫描电子显微镜基本原理及使用技术
一、扫描电子显微镜的原理和结构
扫描电子显微镜基本原理及使用技术
赵 岩 上海海洋大学水产与生命学院
1、成像原理 2、扫描电镜的结构 3、扫描电镜的特点 4、电子与样品的相互作用
二、扫描电子显微镜的实践
1、扫描电子显微镜的一般操作 2、扫描电子显微镜图像的缺陷 3、观察条件的确定
要获得高质量的照片就要求正确的操作和正 确选择观察条件。
二、扫描电子显微镜的操作
(3)设定观察条件。这些条件包括：加速电压、束电流、光 阑直径、工作距离、放大倍率以及倾斜角等。 (4)聚焦，消散。注意选择好视野。 (5)照相摄影。根据底片特性选择合适的反差，亮度及拍摄 时间。 (6)停机。关掉电源和冷却水。
小结
二次电子所形成的像（二次电子像）：
反映了样品表面的形貌。
1 cos
二次电子像每一点的相对亮度：
取决于样品对应点的二次电子发射率，
η为二次电子发射率；θ为电子束入射角。
当样品表面是凹凸不平时，入射角不断改变，二次电子的产生额 也随之而变化，二次电子像的亮度也随着样品的表面形貌而变化。
二次电子像能反映样品表面的形貌：实际像与日常照片中的负片相似。
4、电子与样品的相互作用
（一）电子：
1、二次电子
它是样品本身的原子中的外层电子，被入射电子激 发出来后，形成带有样品的形貌和成分等信息的电子束。 二次电子主要反映样品浅表层（约5-50nm）的信息。它 在扫描电镜成像过程中担任主角。
3、电子与样品的相互作用
2、背散射电子：
又称背反射电子，是被样品大角度反射回来的入射 电子，它主要反映样品内部较深层（约50—100nm）原子 的质量信息。 用背散电子获得的图像有两种情况： （1）反映样品表面的形貌，与二次电子像相似。 （2）反映样品的密度和原子序数。利用这种特性，可以 将生物组织中各种细胞用重金属染色，再把它检测 出来。
二、扫描电子显微镜的操作
如果存在像散，在欠焦和过焦时，象被拉长，而且 欠焦与过焦时拉长方向是垂直的。
二、扫描电子显微镜的操作
选择stigma align （x y）通过操 作面板上的x y旋钮调整至图像至心脏式
跳动而不是摇摆晃动，同样方法调整
stigma align y
二、扫描电子显微镜的操作
(3)反差和亮度的调整：
充，缺一不可。
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4、电子与样品的相互作用
4、电子与样品的相互作用
电子与样品的相互作用会产生多种的信息，基本上 分成两大类：一是电子，二是射线。 （一）：电子： 1、二次电子 2、背散射电子（反射电子） 3、俄歇电子 4、透射电子 5、吸收电子 用二次电子形成的二次电子像反映了样品表面 的形貌，它的高分辨率，是扫描电镜主要的用途。 （二）射线 1、X射线、 2、阴极荧光
正确操作的目的是为了获得高质量的照片。高质量 的照片应满足以下要求： (1)分辨率高。 (2)视野选择好。 (3)景深大，立体感强。 (4)图像层次丰富。即要求反差与亮度适当。
二、扫描电子显微镜的操作
操作步骤：
(1)启动电镜。包括接通电源，开动真空系统进行排气， 在真空度达到要求后，接通显示单元电源。 (2)放入样品，注意调节样品高度。
受精后3分钟
受精后10分钟
3、扫描电子显微镜的特点
有超大的样品区
3、扫描电子显微镜的特点
获得高分辨率的代价是仪器复杂，样品制备复杂，要 获得三维信息较困难等，而扫描电镜对研究样品表面的形 貌是理想的，但却不易获得内部结构的信息。它的分辨率 虽然对不少工作是足够的，但却比不上透射电镜。
透射和扫描电镜在性能上有许多方面是相互补
每点的二次电子发射率：
取决于电子束加速电压，束流，电子束的入射角（即 入射束与样品表面法线间的夹角）和样品原子序数。
小结
扫描电镜二次电子像的放大倍率：由屏上图像的大小 与电子束在样品上扫描区域的大小的比例决定：
最主要的是：
小结
扫描电镜像的分辨本领：取决于一些因素，其中
1、电子束斑的直径。
M（ 屏上图像的倍率 ）
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二、扫描电子显微镜的操作
在拍摄时应根据底片的型号和特性来调整
反差和亮度，而图像的反差大小与亮度水平，由 曲线的振幅和高低来确定。
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样品上被扫描的区域与显像管的屏是点点对应的。 在样品上任何一点上的二次电子发射的强度的任何变 化将表现为在屏上对应点的亮度的变化。用这种方法 就如电视机屏上的像一样，一点一点，一线一线地组 成了像。这个像可以在观察显像管的屏上观察，也可 以把照相显像管屏上的像拍摄记录下来。
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2、扫描电镜的结构
观察条件的设定
包括： 加速电压、 束电流、 光栏直径、 工作距离、 放大倍率以及倾斜角等
见图例
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二、扫描电子显微镜的操作
操作中几个带有普遍性问题：
二、扫描电子显微镜的操作
(2)聚焦和消散（消除像散）：
消散和聚焦是需要熟练掌握的操作，稍有不慎图像 质量明显下降，两者是交替同时进行的。
和每厘米的扫描线数都可以选择。 带有扫描电路的偏转线圈同时输送锯齿波电流给显示 部分的显像管（CRT）的偏转线圈，镜筒的电子束与显像管 的电子束严格同步。
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2、扫描电镜的结构
2、扫描电镜的结构
（二）扫描电镜的真空系统由机械泵、扩散泵、
检测系统、管道及阀门等组成。样品室位于镜筒的底部， 样品放于样品台上，样品台带有使样品移动（前后，左 右，上下）、倾斜和旋转的控制杆。 与透射电镜同样的理由，镜筒也是被真空系统排气 至高真空，一般为10-5乇真空度。 与透射电镜一样，扫描电镜的镜简也有一套合轴调 整装置，相对比较简单。