二、功能結構

工業掃描電鏡內部結構示意圖如圖二所示。 實現高通量成像的前提來自發射源電子槍。 亮度高、發射電流密度高是發射足夠初始電子到樣品上的首要保障。SE和BSE產額高，探測器在單位時間才能收集盡可能多的電子。 肖特基（Schottky）熱場發射槍與以鎢絲或六硼化鑭為陰極的熱發射槍相比，具有性能好和穩定度高的優勢。束電流達50pA – 300nA。
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圖二 高速工業掃描電鏡內部結構和探測器電路示意圖

掃描電鏡內部光電系統由上下兩部分組成。 上半部是電子槍，下半部是電子束鏡筒。加速電壓-10kV高，電子速度高。精煉短直的鏡筒有利于電子穿射， 減少途中電子互斥。

樣品臺和聚焦跟蹤系統配合寬視場觀察樣品，自動精確地移動樣品， 實時調整電子光學聚焦，實現全自動化圖像觀察。

三．特色部件

電鏡中每一部件都各自獨立各行其事，同時又相互制約綜合平衡。 在此重點介紹內部結構中頗具特色的兩大法寶： 探測器和偏轉器。

（1）探測器

探測器優化設計是關鍵的一環。保證探測器在單位時間收集盡可能多的電子，是實現高通量的前提。

首先，探測器安放位置很有講究。參閱圖二，SE探測器和BSE探測器都布局安裝在光學鏡筒中心軸上，SE探測器位置靠上方。 BSE探測器位于下方靠近樣品臺。大角度返回信號電子的接收效率高，并且不影響物鏡的工作距離。

其次，不同的探測器類型有著本質區別。 國產電鏡的專利半導體型探測器是功臣部件。它具有較高的增益，加上優良的信噪比，帶寬50MHz。 探測器的信號電子收集效率高達90%以上。SE探測器與BSE探測器收集電子，采集數據，既可以分別獨立成像又可以綜合成像，圖像分析時互為參照。兩層同軸的BSE和SE探測器具有幾乎相同的增益和速率，兩者信號同步。

傳統常用的探測器由閃爍體、光導管和光電倍增管組成。當信號電子進入閃爍體時引起電離，當離子與自由電子復合時產生可見光。光子沿著光導管傳送到光電倍增器進行放大，并轉變成電流信號輸出，經視頻放大后成為調制信號。雖然增益較高，但信噪比低，一般帶寬約10MHz。

第三，探測器掃描放大調制電路至關重要。二極管型探測器直接連接前置放大器和主放大器。探測器電路負責放大電子信號，控制信噪比，掃描電路產生掃描波形信號，圖像采集和顯示由圖像采集卡完成，智能識別海量數據管理由電鏡配置的圖像存貯和處理服務器完成。

BSE信號成像因其襯度好而受到生物神經專家的青睞。實驗中新型工業掃描電鏡對一鼠腦組織樣品提供BSE信號，在1kV能量下得到了3倍TV級成像速率。

（2）偏轉器

復合聚焦偏轉系統是新型工業電鏡的閃光點。 偏轉器功能是使電子束偏轉，數個偏轉器構成一組，在物鏡內壁縱向排列。當偏轉器的場被設計成與物鏡聚焦場重疊在一起，就組成了偏轉器和物鏡復合聚焦偏轉系統。

在二者場有獨特耦合設計的情況下，偏轉器組可以實現等效于擺動式物鏡場或移動式物鏡場的效果。 視場邊緣象差較小，無需進行動態校正， 線性度高， 聚焦性能好，沒有場曲。 采用物鏡中偏轉系統可改善大掃描場條件下視場邊緣的分辨能力，實現優質大視場觀察。 這相比于傳統SEM中的物鏡外加偏轉器系統的結構，清晰圖像區域擴大了數倍。

浸沒式磁透鏡和減速電透鏡組成的電磁復合式物鏡帶來了出其不意的應用效果，能有效地提高低能條件下觀測分辨能力。磁透鏡物鏡采用短焦距的浸沒物鏡，樣品沉浸在其產生的磁場中。初始電子離開電子光學鏡筒后在物鏡和樣品之間減速，減速靜電場形成的靜電透鏡避免了低落點能量時分辨能力的減弱。從而，低落點能量下電子光學系統的像差予以改善，分辨率得以保證。