扫描电子显微镜（SEM）是一种利用高能电子束与样品相互作用来观察样品表面形貌和成分的高分辨率显微镜。其工作原理主要包括以下几个步骤：
电子发射
电子通常由电子枪发射，可以是钨灯丝或碳化硼灯丝等热激发源释放。
电子束聚焦和扫描
电子束通过电磁透镜聚焦成细束，并通过扫描线圈在样品表面进行逐点扫描。
电子与样品相互作用
当高能电子束轰击样品表面时，会产生多种电子信号，包括二次电子、背散射电子、透射电子等。
二次电子：来自样品表面几纳米的区域，对表面形貌非常敏感。
背散射电子：在样品内部经历多次散射后反射出来，其数量与样品中原子的平均原子序数密切相关。
透射电子：透过样品并被探测器接收，用于分析样品的内部结构。
信号检测与放大
探测器捕获各种电子信号，如二次电子和背散射电子，并通过电子放大器放大。
成像
放大的信号在显示器上重建样品的形貌图像。
二次电子成像能够真实地反映样品表面的微观结构，而背散射电子成像则能揭示样品内部不同区域的原子序数差异。
化学成分分析
通过对特征X射线的能谱分析，可以定性和定量地分析样品的元素组成。
高真空环境
为了减少电子能量损失和污染，延长灯丝寿命，电子束需要在高真空环境下行进。
扫描电子显微镜的分辨率通常由二次电子的分辨率决定，可以达到纳米级别，使其成为研究材料表面形貌和微结构的有力工具