臺式掃描電子顯微鏡具有由三極電子槍發(fā)出的電子束經(jīng)柵極靜電聚焦后成為直徑為50mm的電光源。

    在2-30KV的加速電壓下，經(jīng)過2-3個電磁透鏡所組成的電子光學系統(tǒng)，電子束會聚成孔徑角較小，束斑為5-10  nm的電子束，并在試樣表面聚焦。

    末級透鏡上邊裝有掃描線圈，在它的作用下，電子束在試樣表面掃描。高能電子束與樣品物質(zhì)相互作用產(chǎn)生二次電子，背反射電子，X射線等信號。

    這些信號分別被不同的接收器接收，經(jīng)放大后用來調(diào)制熒光屏的亮度。

    由于經(jīng)過掃描線圈上的電流與顯像管相應(yīng)偏轉(zhuǎn)線圈上的電流同步，因此，試樣表面任意點發(fā)射的信號與顯像管熒光屏上相應(yīng)的亮點一一對應(yīng)。

    也就是說，電子束打到試樣上一點時，在熒光屏上就有一亮點與之對應(yīng)，其亮度與激發(fā)后的電子能量成正比。

    換言之，掃描電鏡是采用逐點成像的圖像分解法進行的。

    光點成像的順序是從左上方開始到右下方，直到最後一行右下方的像元掃描完畢就算完成一幀圖像。這種掃描方式叫做光柵掃描。

    臺式掃描電子顯微鏡由電子光學系統(tǒng)，信號收集及顯示系統(tǒng)，真空系統(tǒng)及電源系統(tǒng)組成。

    (以下提到掃描電子顯微鏡之處，均用SEM代替)

    真空電源

    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槍的SEM的真空要求，但對于裝置了場致發(fā)射槍或六硼化鑭槍的SEM，則需要機械泵加渦輪分子泵的組合。

    成像系統(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密封室，用于放置樣品。

    之所以要用真空，主要基于以下兩點原因：

    電子束系統(tǒng)中的燈絲在普通大氣中會迅速氧化而失效，所以除了在使用SEM時需要用真空以外，平時還需要以純氮氣或惰性氣體充滿整個真空柱。

    為了增大電子的平均自由程，從而使得用于成像的電子更多。