扫描电镜简述
扫描电子显微镜简介 SEM
作用体积
• 电子束不仅仅与样品表层原子发生作用，它实际 上与一定厚度范围内的样品原子发生作用，所以 存在一个作用“体积”。 • 作用体积的厚度因信号的不同而不同： • 俄歇电子：0.5～2纳米。 • 次级电子：5λ，对于导体，λ=1纳米；对于绝缘体 ，λ=10纳米。 • 背散射电子：10倍于次级电子。 • 特征X射线：微米级。 • X射线连续谱：略大于特征X射线，也在微米级。
五、成像
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二、结构
• 真空系统 • 电子束系统 • 成像系统
真空系统
• 真空系统主要包括真空泵和真空柱两部分。
• 真空柱是一个密封的柱形容器。 • 真空泵用来在真空柱内产生真空。
• 成像系统和电子束系统均内置在真空柱中。真空柱 底端即为密封室，用于放置样品。
用真空的两点原因：
• 电子束系统中的灯丝在普通大气中会迅速氧化而失 效，所以除了在使用SEM时需要用真空以外，平时还 需要以纯氮气或惰性气体充满整个真空柱。 • 为了增大电子的平均自由程，从而使得用于成像的 电子更多。
成像系统
电子经过一系列电磁透镜成束后，打到样品 上与样品相互作用，会产生次级电子、背 散射电子、俄歇电子以及X射线等一系列信 号。所以需要不同的探测器譬如次级电子 探测器、X射线能谱分析仪等来区分这些信 号以获得所需要的信息。 （虽然X射线信号不能用于成像，但习惯上， 仍然将X射线分析系统划分到成像系统中）
工作距离
工作距离指从物镜到样品最高点的垂直距离 如果增加工作距离，可以在其他条件不变 的情况下获得更大的场深。 • 如果减少工作距离，则可以在其他条件不 变的情况下获得更高的分辨率。 • 通常使用的工作距离在5毫米到10毫米之间 。
四、用途
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，利用电子束与样品相互作用来获取样品表面形貌和成份信息。
它在材料科学、生物科学、纳米科学等领域具有广泛的应用。
一、扫描电镜的基本原理扫描电镜主要由电子光学系统、扫描系统和检测系统三部份组成。
1. 电子光学系统电子光学系统是扫描电镜的核心部份，它由电子枪、准直系统和透镜系统组成。
电子枪产生高能电子束，准直系统用于将电子束聚焦成细束，透镜系统用于将聚焦的电子束聚焦到样品表面。
2. 扫描系统扫描系统由扫描线圈和样品台组成。
扫描线圈通过控制电子束的扫描轨迹，使其在样品表面上进行扫描。
样品台用于支撑和定位样品。
3. 检测系统检测系统用于探测样品表面反射、散射的电子信号，并将其转化为图象。
常用的检测器包括二次电子检测器和反射电子检测器。
二、扫描电镜的工作过程扫描电镜的工作过程可以分为样品制备、样品加载、参数设置、扫描和图象获取等步骤。
1. 样品制备样品制备是扫描电镜观察的前提，样品需要具备一定的导电性和稳定性。
常用的样品制备方法包括金属镀膜、碳膜覆盖、冷冻断裂、离子切割等。
2. 样品加载样品加载是将待观察的样品放置在样品台上，并通过样品夹具或者导电胶固定。
加载过程需要注意避免样品表面的污染和损伤。
3. 参数设置在进行观察之前，需要设置扫描电镜的工作参数，包括加速电压、放大倍数、扫描速度等。
这些参数的选择会影响到观察的分辨率和深度。
4. 扫描和图象获取设置好参数后，开始进行扫描和图象获取。
电子束在样品表面进行扫描，扫描线圈控制电子束的挪移轨迹。
同时，检测器会探测样品表面反射、散射的电子信号，并将其转化为图象。
三、扫描电镜的应用领域扫描电镜在材料科学、生物科学、纳米科学等领域有着广泛的应用。
1. 材料科学扫描电镜可以用于材料表面形貌的观察和分析，例如金属的晶体结构、陶瓷的微观结构等。
同时，扫描电镜还可以用于材料成份的分析，通过能谱仪可以获取样品的元素组成信息。
扫描电镜简述
扫描电镜简述J I A N G S U U N I V E R S I T Y 冶金工程专业硕士研究生结课论文论文题目：扫描电镜SEM分析技术综述课程名称：Modern Material Analytic Technology专业班级： 2015级硕士研究生学生姓名学号：2211505072学院名称：材料科学与工程学院学期： 2015-2016第一学期完成时间： 2015年11月 30 日扫描电镜SEM分析技术综述摘要扫描电子显微镜（如下图所示），简称为扫描电镜，英文缩写为SEM(Scanning Electron Microscope)。
它是用细聚焦的电子束轰击样品表面，通过电子与样品相互作用产生的二次电子、背散射电子等对样品表面或断口形貌进行观察和分析。
现在SEM都与能谱（EDS）组合，可以进行成分分析。
所以，SEM也是显微结构分析的主要仪器，已广泛用于材料、冶金、矿物、生物学等领域。
本文主要对扫描电镜SEM进行简单介绍，分别从扫描电镜发展的历史沿革；工作原理；设备构造及功能；在冶金及金属材料分析中的应用情况；未来发展方向等几个方面来对扫描电镜分析技术进行综述。
关键词: 扫描电子显微镜二次电子背散射电子 EDS 成分分析扫描电子显微镜目录一扫描电镜 (4)1.1 近代扫描电镜的发展 (4)1.1.1场发射扫描电镜 (4)1.1.2 分析型扫描电镜及其附件 (5)1.2 现代扫描电镜的发展 (6)1.2.1低电压扫描电镜 (6)1.2.2 低真空扫描电镜 (6)1.2.3环境扫描电镜ESEM (7)1.3 扫描电镜工作原理设备构造及其功能 (7)1.3.1扫描电镜工作原理 (8)1.3.2 扫描电镜的主要结构及功能 (9)1.4 扫描电镜性能 (11)1.5扫描电镜在冶金及金属材料分析中的应用 (12)二结论 (14)三参考文献 (14)一扫描电镜SEM1.1近代扫描电镜的发展扫描电镜的设计思想早在1935 年便已提出，1942 年在实验室制成第一台扫描电镜，但因受各种技术条件的限制，进展一直很慢。
简述扫描电镜的构造及成像原理资料讲解
简述扫描电镜的构造及成像原理资料讲解简述扫描电镜的构造及成像原理，试分析其与透射电镜在样品表征方面的异同1、扫描电镜的构造扫描电镜由电子光学系统、信号收集和图像显示系统、和真空系统三部分组成。
1.1 电子光学系统（镜筒）电子光学系统包括电子枪、电磁透镜、扫描线圈和样品室。
1.1.1 电子枪扫描电子显微镜中的电子枪与透射电镜的电子枪相似，只是加速电压比透射电镜低。
1.1.2 电磁透镜扫描电子显微镜中各电磁透镜都不作成像透镜用，而是做聚光镜用，它们的功能只是把电子枪的束斑逐级聚焦缩小，使原来直径约为50um的束斑缩小成一个只有数个纳米的细小斑点，要达到这样的缩小倍数，必须用几个透镜来完成。
扫描电子显微镜一般都有三个聚光镜，前两个聚光镜是强磁透镜，可把电子束光斑缩小，第三个聚光镜是弱磁透镜，具有较长的焦距。
布置这个末级透镜（习惯上称之物镜）的目的在于使样品室和透镜之间留有一定空间，以便装入各种信号探测器。
扫描电子显微镜中照射到样品上的电子束直径越小，就相当于成像单元的尺寸越小，相应的分辨率就越高。
采用普通热阴极电子枪时，扫描电子束的束径可达到6nm左右。
若采用六硼化镧阴极和场发射电子枪，电子束束径还可进一步缩小。
1.1.3 扫描线圈扫描线圈的作用是使电子束偏转，并在样品表面作有规则的扫动，电子束在样品上的扫描动作和显像管上的扫描动作保持严格同步，因为它们是由同一扫描发生器控制的。
1.1.4 样品室样品室内除放置样品外，还安置信号探测器。
各种不同信号的收集和相应检测器的安放位置有很大关系，如果安置不当，则有可能收不到信号或收到的信号很弱，从而影响分析精度。
样品台本身是一个复杂而精密的组件，它应能夹持一定尺寸的样品，并能使样品作平移、倾斜和转动等运动，以利于对样品上每一特定位置进行各种分析。
新式扫描电子显微镜的样品室实际上是一个微型试验室，它带有许多附件，可使样品在样品台上加热、冷却和进行机械性能试验（如拉伸和疲劳）。
简述扫描电镜的工作原理
简述扫描电镜的工作原理
扫描电镜是一种常用的物理分析方法，主要用于观察样品表面的微观结构。
其工作原理如下:
当扫描电镜使用高能量电子束来轰击样品时，电子束会被样品表面反弹回来，并被探测器接收。
探测器将接收到的电子信号转化为电信号，进而转换为图像。
在扫描电镜中，电子束可以通过电磁透镜聚焦在样品表面。
透镜系统可以控制电子束的大小和聚焦位置，从而控制样品表面的放大倍数。
同时，扫描控制系统可以实时地控制电子束的扫描位置和速度，从而得到高质量的图像。
扫描电镜的工作原理与高分辨率显微镜类似，但是其能够提供更高的放大倍数和更小的样品尺寸。
扫描电镜广泛应用于材料科学、纳米技术、生命科学、化学等领域，帮助研究人员更好地理解样品表面的结构和性质。
扫描电镜的工作原理是基于电子光学原理和探测器技术的结合。
通过控制电子束的扫描和聚焦，可以得到高质量的样品表面图像，帮助研究人员更好地研究样品的微观结构。
扫描电镜的原理
扫描电镜的原理扫描电镜（Scanning Electron Microscope，SEM）是一种利用电子束来成像样品表面微观形貌的高分辨率显微镜。
相比于光学显微镜，扫描电镜具有更高的放大倍数和更好的分辨率，能够观察到更小尺度的结构和表面形貌。
下面我们将详细介绍扫描电镜的原理。
首先，扫描电镜的成像原理是利用电子束与样品表面相互作用产生的信号来获取图像。
当电子束照射到样品表面时，会激发出多种信号，包括二次电子、反射电子、透射电子以及特征X射线等。
这些信号可以提供关于样品表面形貌、成分和结构的信息。
其次，扫描电镜的工作原理主要包括电子光学系统、样品台、探测器和图像处理系统。
电子光学系统包括电子枪、透镜系统和扫描线圈，它们共同产生并控制电子束的聚焦和扫描。
样品台用于支撑和定位样品，保证样品与电子束的准确对准。
探测器用于接收样品表面产生的信号，并将信号转换成电子图像。
图像处理系统则对接收到的信号进行处理和显示，生成最终的图像。
另外，扫描电镜的成像原理还涉及到信号的获取和处理过程。
当电子束扫描样品表面时，探测器会收集并转换成电子信号，然后通过信号放大和数字化处理，最终生成高分辨率的图像。
这些图像可以展现样品表面的微观形貌和结构特征，帮助科研人员进行分析和研究。
总的来说，扫描电镜的原理是基于电子与样品相互作用产生信号的物理过程，通过电子光学系统、样品台、探测器和图像处理系统共同完成信号的获取和成像。
扫描电镜具有高分辨率、高放大倍数和表面成像能力强的特点，是一种重要的微观表征工具，广泛应用于材料科学、生物科学、纳米技术等领域。
在实际应用中，扫描电镜的原理和技术不断得到改进和完善，使得扫描电镜在微观表征和分析方面发挥着越来越重要的作用。
相信随着科学技术的不断进步，扫描电镜将会在更多领域展现出其强大的应用潜力。
扫描电镜
原子序数衬度 原子序数衬度是由于试样表面物质原子 序数（或化学成分）差别而形成的衬度。利 用对试样表面原子序数（或化学成分）变化 敏感的物理信号作为显像管的调制信号，可 以得到原子序数衬度图像。 电压衬度 电压衬度是由于试样表面电位差别而形 成的衬度。利用对试样表面电位状态敏感的 信号如二次电子，作为显像管的调制信号， 可得到电压衬度像。
3、扫描电子显微镜的特点
（1）制样方法简单,且可观察大块试样 （直径0～200mm）。 （2）场深大，适用于粗糙表面和断口 的分析观察；图像富有立体感、真实感、 易于识别和解释。 （3）放大倍数变化范围大，一般为 15～200000倍，最大可达10～80万倍， 对于多相、多组成的非均匀材料便于低 倍下的普查和高倍下的观察分析。
作用体积随入射 束能量增加而增大， 但发射系数变化不 大。 当试样表面倾角增 大时，作用体积改 变，且显著增加发 射系数。
二次电子发射系 数与入射束的能量 有关。随着入射束 能量增加，二次电 子发射系数减小。 二次电子发射 系数和试样表面倾 角有如下关系： δ(θ)=δ0/cosθ
背散射电子在试 样上方有一定的角 分布。垂直入射时 为余弦分布： η(φ)=η0cosφ 背散射电子发射系 数η=IB/I0随原子 序数增大而增大。
（4）具有相当的分辨率，一般为3～6nm， ）具有相当的分辨率，一般为3 6nm， 最高可达0.8nm。 最高可达0.8nm。 （5）可以通过电子学方法有效地控制和 改善图像的质量。 （6）可进行多种功能的分析。与X射线 谱仪配接，可在观察形貌的同时进行微 区成分分析。 （7）可使用加热、冷却和拉伸等样品台 进行动态试验，观察在不同环境条件下 的相变及形态变化等。
扫描电子显微分析
一 二 三 四 扫描电子显微镜 扫描电镜图像及其衬度 扫描电镜试样制备 扫描电镜的应用
化学物质的扫描电镜
化学物质的扫描电镜扫描电镜（Scanning Electron Microscopy, SEM）作为一种高分辨率的显微镜，被广泛应用于化学领域，特别是对于观察和分析化学物质的微观结构十分重要。
本文将介绍扫描电镜的原理和应用，并探讨其在化学研究中的意义。
一、扫描电镜的原理及工作方式扫描电镜利用电子束扫描样品表面，通过探测样品散射出的次级电子、反射电子和析出X射线等信息，从而获得样品表面的形貌、结构和成分等相关信息。
其主要由电子源、光学系统、样品台、探测器等部分组成。
1. 电子源：扫描电子显微镜使用热阴极或场发射电子枪产生高能电子束。
电子束经过加速并聚焦后，进入光学系统。
2. 光学系统：光学系统主要由透镜组成，用于将电子束聚焦到样品表面。
电子束聚焦后，可以通过扫描线圈对样品表面进行扫描。
3. 样品台：样品台是用于固定和旋转样品的平台。
样品台的设计允许在样品表面进行纵向和横向移动，以便对样品进行大范围的扫描。
4. 探测器：探测器用于收集扫描电子显微镜所产生的信号，包括次级电子、反射电子和析出X射线等。
扫描电镜通常配备多种探测器，以获取不同类型的信号。
二、扫描电镜在化学研究中的应用扫描电镜在化学研究中有着广泛的应用，下面将介绍其在材料科学、催化剂研究和纳米材料等方面的具体应用。
1. 材料科学：扫描电镜可以用于分析材料的晶体结构、表面形貌和元素成分等。
通过观察材料的表面形貌和结构，可以了解材料的组织结构、晶体形貌和晶格缺陷等信息。
此外，扫描电镜还可以通过能谱分析确定材料的元素成分，从而得到材料的化学组成。
2. 催化剂研究：催化剂在化学反应中起着至关重要的作用，扫描电镜可以帮助研究人员对催化剂进行表面形貌和结构的观察。
通过观察催化剂表面的微观结构，可以了解催化剂的形貌特征、晶面取向和晶格结构，从而揭示其催化性能的内在原理。
3. 纳米材料：纳米材料由于其特殊的尺寸效应和表面效应在各个领域受到广泛关注。
扫描电镜通过其高分辨率和成分分析功能，可以对纳米材料的形貌、尺寸和成分进行观察和分析。
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J I A N G S U U N I V E R S I T Y 冶金工程专业硕士研究生结课论文论文题目：扫描电镜SEM分析技术综述课程名称：Modern Material Analytic Technology专业班级： 2015级硕士研究生学生姓名学号：2211505072学院名称：材料科学与工程学院学期： 2015-2016第一学期完成时间： 2015年11月 30 日扫描电镜SEM分析技术综述摘要扫描电子显微镜（如下图所示），简称为扫描电镜，英文缩写为SEM(Scanning Electron Microscope)。
它是用细聚焦的电子束轰击样品表面，通过电子与样品相互作用产生的二次电子、背散射电子等对样品表面或断口形貌进行观察和分析。
现在SEM都与能谱（EDS）组合，可以进行成分分析。
所以，SEM也是显微结构分析的主要仪器，已广泛用于材料、冶金、矿物、生物学等领域。
本文主要对扫描电镜SEM进行简单介绍，分别从扫描电镜发展的历史沿革；工作原理；设备构造及功能；在冶金及金属材料分析中的应用情况；未来发展方向等几个方面来对扫描电镜分析技术进行综述。
关键词: 扫描电子显微镜二次电子背散射电子 EDS 成分分析扫描电子显微镜目录一扫描电镜 (4)1.1 近代扫描电镜的发展 (4)1.1.1场发射扫描电镜 (4)1.1.2 分析型扫描电镜及其附件 (5)1.2 现代扫描电镜的发展 (6)1.2.1低电压扫描电镜 (6)1.2.2 低真空扫描电镜 (6)1.2.3环境扫描电镜ESEM (7)1.3 扫描电镜工作原理设备构造及其功能 (7)1.3.1扫描电镜工作原理 (8)1.3.2 扫描电镜的主要结构及功能 (9)1.4 扫描电镜性能 (11)1.5扫描电镜在冶金及金属材料分析中的应用 (12)二结论 (14)三参考文献 (14)一扫描电镜SEM1.1近代扫描电镜的发展扫描电镜的设计思想早在1935 年便已提出，1942 年在实验室制成第一台扫描电镜，但因受各种技术条件的限制，进展一直很慢。
1965 年，在各项基础技术有了很大进展的前提下才在英国诞生了第一台实用化的商品仪器。
此后，荷兰、美国、西德也相继研制出各种型号的扫描电镜，日本二战后在美国的支持下生产出扫描电镜，中国则在20 世纪70 年代生产出自己的扫描电镜。
前期近20 年，扫描电镜主要是在提高分辨率方面取得了较大进展，80 年代末期，各厂家的扫描电镜的二次电子像分辨率均已达到4.5 nm。
在提高分辨率方面各厂家主要采取了如下措施:(1) 降低透镜球像差系数，以获得小束斑；(2) 增强照明源，即提高电子枪亮度(如采用LaB6或场发射电子枪)；(3) 提高真空度和检测系统的接收效率；(4) 尽可能减小外界振动干扰。
目前，采用钨灯丝电子枪扫描电镜的分辨率最高可以达到3.5nm，采用场发射电子枪扫描电镜的分辨率可达1 nm。
到20 世纪90 年代中期，各厂家又相继采用计算机技术，实现了计算机控制和信息处理。
1.1.1场发射扫描电镜采用场致发射电子枪代替普通钨灯丝电子枪，这项技术从1968 年就已开始应用，由于该电子枪的亮度(即发射电子的能力) 大为提高，因而可得到很高的二次电子像分辨率。
采用场发射电子枪需要很高的真空度，在高真空度下由于电子束的散射更小，其分辨率进一步得到提高。
近几年来，各厂家采用多级真空系统(机械泵+ 分子泵+ 离子泵)，真空度可达10 - 7 Pa 。
同时，采用磁悬浮技术，噪音振动大为降低，灯丝寿命也有增加。
束流稳定度在12 h 内<0.8%。
场致发射扫描电镜的特点是二次电子像分辨率高，如果采用低加速电压技术，在TV 状态下背散射电子(BSE) 成像良好，对于未喷涂非导电样品也可得到高倍像。
可以预期，场发射扫描电镜将对半导体器件、精密陶瓷材料、氧化物材料等的发展起到很大的作用。
1.1.2分析型扫描电镜及其附件所谓分析型扫描电镜即是指将扫描电镜配备多种附加仪器，以便对被测试样进行多种信息的分析，能谱仪，EBSD附件就是其中两种。
a 能谱仪附件能谱仪(即X射线能量色散谱仪，简称EDS)通常是指X射线能谱仪。
自能谱仪在20 世纪70年代末和80年代初期普遍推广以来，首先是在扫描电镜和电子探针分析仪器上得到应用，其优点是可以分析微小区域(几个微米) 的成分，并且可以不用标样。
能谱仪收集谱线时一次即可得到可测的全部元素，因而分析速度快，另外，在扫描电镜所观察的微观领域中，一般并不要求所测成分具有很高的精确度，所以，扫描电镜配备能谱仪得到了广大用户的认可，并且其无标样分析的精确度能胜任常规研究工作。
目前，最先进的采用超导材料生产的能谱仪，分辨率达到了5-15 eV，已超过了25 eV 分辨率的波谱仪，这是目前能谱仪发展的最高水平。
能谱仪主要是用来分析材料表面微区的成分，分析方式有定点定性分析、定点定量分析、元素的线分布、元素的面分布。
例如夹杂物的成分分析、两个相中元素的扩散深度、多相颗粒元素的分布情况。
其特点是分析速度快，作为扫描电镜的辅助工具可在不影响图像分辨率的前提下进行成分分析。
分析元素范围为B5-U92。
可测质量分数0.01 %以上的重元素，对0.5%以上的元素有比较准确的结果，主元素的测量相对误差在5 %左右。
像B、C、N、O 这些超轻元素则跟波谱仪一样，检测灵敏度较低，难以得到好的定量结果。
目前采用超薄窗口甚至是无窗口的探测器，对B、C、N、O 检测的灵敏度有较大的提高。
b EBSD附件早在20世纪70年代中期，有些材料工作者在扫描电镜上发现了背散射电子的衍射现象，由于这些衍射花样与所测单晶体的晶体结构有关，便将其用作材料的结构研究。
直到90年代中期，有些厂家针对背散射电子衍射作用制作了专门的探测器并引进计算机技术，形成了背散射电子衍射分析技术，这就是我们通常说的EBSD(电子背散射衍射) 。
EBSD主要可做单晶体的物相分析，同时提供花样质量、置信度指数、彩色晶粒图，可做单晶体的空间位向测定、两颗单晶体之间夹角的测定、可做特选取向图、共格晶界图、特殊晶界图，同时提供不同晶界类型的绝对数量和相对比例，即多晶粒夹角的统计分析、晶粒取向的统计分析以及它们的彩色图和直方统计图，还可做晶粒尺寸分布图，将多颗单晶的空间取向投影到极图或反极图上可做二维织构分析，也可做三维织构即ODF分析。
EBSD会因测试条件而受到各种限制。
只有在所测单晶体完整并且没有应力的情况下才会产生背散射衍射花样，试样必须平整并且始终要保持与入射电子70°的空间位向关系，这样才能保证衍射锥面向接收的探测器，否则，探测器接收不到衍射的信号。
也就是说当试样存在应力时不宜做EBSD分析，试样粗糙不平时也不能做EBSD分析。
另外，背散射电子的信息来自于试样表层几个纳米的深度、几个微米的宽度，因而，EBSD只能做几个微米以上大小晶粒的分析。
诸如析出相及晶界相之类的分析，采用EBSD则难以收集到衍射花样。
也就是EBSD面向微米级的晶粒，主要是用做微米级的机理研究。
而X 射线衍射仪主要是针对大块试样和粉末压块试样，并且对有应力的试样仍可进行物相分析和织构分析，可测定应力的大小，这是EBSD力所不及的。
1.2现代扫描电镜的发展近代扫描电镜的发展主要是在二次电子像分辨率上取得了较大的进展。
但对不导电或导电性能不太好的样品还需喷金后才能达到理想的图像分辨率。
随着材料科学的发展特别是半导体工业的需求，要尽量保持试样的原始表面，在不做任何处理的条件下进行分析。
早在20世纪80年代中期，便有厂家根据新材料(主要是半导体材料) 发展的需要，提出了导电性不好的材料不经过任何处理也能够进行观察分析的设想，到90年代初期，这一设想就已有了实验雏形，90年代末期，已变成比较成熟的技术。
其工作方式便是现在已为大家所接受的低真空和低电压，最近几年又出现了模拟环境工作方式的扫描电镜，这就是现代扫描电镜领域出现的新名词“环扫”，即环境扫描电镜。
1.2.1低电压扫描电镜在扫描电镜中，低电压是指电子束流加速电压在1kV 左右。
此时，对未经导电处理的非导体试样其充电效应可以减小，电子对试样的辐照损伤小，且二次电子的信息产额高，成像信息对表面状态更加敏感，边缘效应更加显著，能够适应半导体和非导体分析工作的需要。
但随着加速电压的降低，物镜的球像差效应增加，使得图像的分辨率不能达到很高，这就是低电压工作模式的局限性。
1.2.2低真空扫描电镜低真空为是为了解决不导电试样分析的另一种工作模式。
其关键技术是采用了一级压差光栏，实现了两级真空。
发射电子束的电子室和使电子束聚焦的镜筒必须置于清洁的高真空状态，一般用1个机械泵和扩散泵来满足之。
而样品室不一定要太高的真空，可用另一个机械泵来实现样品室的低真空状态。
当聚焦的电子束进入低真空样品室后，与残余的空气分子碰撞并将其电离，这些离化带有正电的气体分子在一个附加电场的作用下向充电的样品表面运动，与样品表面充电的电子中和，这样就消除了非导体表面的充电现象，从而实现了对非导体样品自然状态的直接观察，在半导体、冶金、化工、矿产、陶瓷、生物等材料的分析工作方面有着比较突出的作用。
1.2.3环境扫描电镜ESEM上述低真空扫描电镜样品室最高低真空压力为400 Pa ，现在有厂家使用专利技术，可使样品室的低真空压力达到2 600Pa ，也就是样品室可容纳分子更多，在这种状态下，可配置水瓶向样品室输送水蒸气或输送混合气体，若跟高温或低温样品台联合使用则可模拟样品的周围环境，结合扫描电镜观察，可得到环境条件下试样的变化情况。
环扫实现较高的低真空，其核心技术就是采用两级压差光栅和气体二次电子探测器，还有一些其它相关技术也相继得到完善。
它是使用1个分子泵和2个机械泵，2个压差(压力限制) 光栅将主体分成3个抽气区，镜筒处于高真空，样品周围为环境状态，样品室和镜筒之间存在一个缓冲过渡状态。
使用时，高真空、低真空和环境3个模式可根据情况任意选择，并且在3 种情况下都配有二次电子探测器，都能达到3.5 nm 的二次电子图像分辨率。
ESEM的特点是:(1) 非导电材料不需喷镀导电膜，可直接观察，分析简便迅速，不破坏原始形貌；(2) 可保证样品在100 %湿度下观察，即可进行含油含水样品的观察，能够观察液体在样品表面的蒸发和凝结以及化学腐蚀行为；(3) 可进行样品热模拟及力学模拟的动态变化实验研究，也可以研究微注入液体与样品的相互作用等。
因为这些过程中有大量气体释放，只能在环扫状态下进行观察。
1.3扫描电镜的工作原理、设备构造及其功能扫描电镜(Scanning Electron Microscope ，简写为SEM) 是一个复杂的系统，浓缩了电子光学技术、真空技术、精细机械结构以及现代计算机控制技术。