光學(xué)顯微鏡以可見(jiàn)光為介質(zhì)，電子顯微鏡以電子束為介質(zhì)，由于電子束波長(cháng)遠較可見(jiàn)光小，故電子顯微鏡分辨率遠比光學(xué)顯微鏡高。光學(xué)顯微鏡放大倍率更高只有約1500倍，掃描式顯微鏡可放大到10000倍以上。
2. 根據de Broglie波動(dòng)理論，電子的波長(cháng)僅與加速電壓有關(guān)：λe=h / mv= h / (2qmV)1/2=12.2 / (V)1/2 (?)在 10 KV 的加速電壓之下，電子的波長(cháng)僅為0.12?，遠低于可見(jiàn)光的4000 - 7000?，所以電子顯微鏡分辨率自然比光學(xué)顯微鏡優(yōu)越許多，但是掃描式電子顯微鏡的電子束直徑大多在50-100?之間，電子與原子核的彈性散射 (Elastic Scattering) 與非彈性散射 (Inelastic Scattering) 的反應體積又會(huì )比原有的電子束直徑增大，因此一般穿透式電子顯微鏡的分辨率比掃描式電子顯微鏡高。
3. 掃描電子顯微鏡有一重要特色是具有超大的景深(depth of field)，約為光學(xué)顯微鏡的300倍，使得掃描式顯微鏡比光學(xué)顯微鏡更適合觀(guān)察表面起伏程度較大的樣品。
4. 掃描式電子顯微鏡，其系統設計由上而下，由電子槍 (Electron Gun) 發(fā)射電子束，經(jīng)過(guò)一組磁透鏡聚焦 (Condenser Lens) 聚焦后，用遮蔽孔徑 (Condenser Aperture) 選擇電子束的尺寸(Beam Size)后，通過(guò)一組控制電子束的掃描線(xiàn)圈，再透過(guò)物鏡 (Objective Lens) 聚焦，打在樣品上，在樣品的上側裝有訊號接收器，用以擇取二次電子 (Secondary Electron) 或背向散射電子 (Backscattered Electron) 成像。
5. 電子槍的必要特性是亮度要高、電子能量散布 (Energy Spread) 要小，目前常用的種類(lèi)計有三種，鎢(W)燈絲、六硼化鑭(LaB6)燈絲、場(chǎng)發(fā)射 (Field Emission)，不同的燈絲在電子源大小、電流量、電流穩定度及電子源壽命等均有差異。
6. 熱游離方式電子槍有鎢(W)燈絲及六硼化鑭(LaB6)燈絲兩種，它是利用高溫使電子具有足夠的能量去克服電子槍材料的功函數(work function)能障而逃離。對發(fā)射電流密度有重大影響的變量是溫度和功函數，但因操作電子槍時(shí)均希望能以更低的溫度來(lái)操作，以減少材料的揮發(fā)，所以在操作溫度不提高的狀況下，就需采用低功函數的材料來(lái)提高發(fā)射電流密度。
7. 價(jià)錢(qián)更便宜使用最普遍的是鎢燈絲，以熱游離 (Thermionization) 式來(lái)發(fā)射電子，電子能量散布為 2 eV，鎢的功函數約為4.5eV，鎢燈絲系一直徑約100μm，彎曲成V形的細線(xiàn)，操作溫度約2700K，電流密度為1.75A/cm2，在使用中燈絲的直徑隨著(zhù)鎢絲的蒸發(fā)變小，使用壽命約為40~80小時(shí)。
8. 六硼化鑭(LaB6)燈絲的功函數為2.4eV，較鎢絲為低，因此同樣的電流密度，使用LaB6只要在1500K即可達到，而且亮度更高，因此使用壽命便比鎢絲高出許多，電子能量散布為 1 eV，比鎢絲要好。但因LaB6在加熱時(shí)活性很強，所以必須在較好的真空環(huán)境下操作，因此儀器的購置費用較高。
9. 場(chǎng)發(fā)射式電子槍則比鎢燈絲和六硼化鑭燈絲的亮度又分別高出 10 - 100 倍，同時(shí)電子能量散布僅為 0.2 - 0.3 eV，所以目前市售的高分辨率掃描式電子顯微鏡都采用場(chǎng)發(fā)射式電子槍?zhuān)浞直媛士筛哌_ 1nm 以下。
10. 場(chǎng)發(fā)射電子槍可細分成三種:冷場(chǎng)發(fā)射式(cold field emission , FE)，熱場(chǎng)發(fā)射式(thermal field emission ,TF)，及蕭基發(fā)射式(Schottky emission ,SE)
11. 當在真空中的金屬表面受到108V/cm大小的電子加速電場(chǎng)時(shí)，會(huì )有可觀(guān)數量的電子發(fā)射出來(lái)，此過(guò)程叫做場(chǎng)發(fā)射，其原理是高電場(chǎng)使電子的電位障礙產(chǎn)生 Schottky效應，亦即使能障寬度變窄，高度變低，因此電子可直接"穿隧"通過(guò)此狹窄能障并離開(kāi)陰極。場(chǎng)發(fā)射電子系從很尖銳的陰極所發(fā)射出來(lái)，因此可得極細而又具高電流密度的電子束，其亮度可達熱游離電子槍的數百倍，或甚至千倍。
未完待續
