掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)是一種用于高分辨率微區(qū)形貌分析的大型精密儀器。具有景深大、分辨率高，成像直觀、立體感強(qiáng)、放大倍數(shù)范圍寬以及待測(cè)樣品可在三維空間內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和傾斜等特點(diǎn)。另外具有可測(cè)樣品種類豐富，幾乎不損傷和污染原始樣品以及可同時(shí)獲得形貌、結(jié)構(gòu)、成分和結(jié)晶學(xué)信息等優(yōu)點(diǎn)。目前在化學(xué)領(lǐng)域特別是納米材料領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用。

　　二次電子像原理：

　　二次電子是由于被入射電子“碰撞”而獲得能量，逃出樣品表面的核外電子，其主要特點(diǎn)是：

　　(1)能量小于50eV，較易被檢測(cè)器前端的電場(chǎng)吸引，因而陰影效應(yīng)較弱。

　　(2)只有樣品表面很淺(約10nm)的部分激發(fā)出的二次電子才能逃出樣品表面,因此二次電子像分辨率較高。

　　(3)二次電子的產(chǎn)額主要取決于樣品表面局部斜率，因此二次電子像主要是形貌像。

　　可看成由許多不同傾斜程度的面構(gòu)成的凸尖、臺(tái)階、凹坑等細(xì)節(jié)組成，這些細(xì)節(jié)的不同部位發(fā)射的二次電子數(shù)不同，從而產(chǎn)生襯度。

　　二次電子像分辨率高、無(wú)明顯陰影效應(yīng)、場(chǎng)深大、立體感強(qiáng)，是掃描電鏡的主要成像方式，特別適用于粗糙樣品表面的形貌觀察。

　　背散射電子像原理：

　　背散射電子是由樣品“反射”出來的入射電子，其主要特點(diǎn)是：

　　(1)能量高，從50eV到接近入射電子的能量。

　　(2)穿透能力比二次電子強(qiáng)得多，可從樣品中較深的區(qū)域逸出(微米級(jí))，在這樣的深度范圍，入射電子已有相當(dāng)寬的側(cè)向擴(kuò)展，因此在樣品中產(chǎn)生的范圍大，圖像分辨率較低;

　　(3)背散射電子產(chǎn)額隨原子序數(shù)增大而明顯增加，即樣品平均原子序數(shù)Z大的部位產(chǎn)生較強(qiáng)的背散射電子信號(hào)，在熒光屏上形成較亮的區(qū)域;而平均原子序數(shù)較低的部位則產(chǎn)生較少的背散射電子，在熒光屏上形成較暗的區(qū)域，這樣就形成原子序數(shù)襯度(成分襯度)。

　　與二次電子像相比，背散射像的分辨率要低，主要應(yīng)用于樣品表面不同成分分布情況的觀察，比如有機(jī)無(wú)機(jī)混合物、合金等。

　　但嚴(yán)格說，背散射電子也帶有形貌信息，尤其是，由于能量高，背散射電子可以認(rèn)為是直線行進(jìn)，因而有明顯的陰影效應(yīng)，對(duì)于形貌起伏較大的樣品表面，立體感甚至優(yōu)于二次電子像。