掃描電子顯微鏡（簡稱SEM）是一種利用聚焦電子束掃描樣品表面，并通過探測電子與樣品相互作用產生的信號（如二次電子、背散射電子等）來形成高分辨率圖像的顯微分析儀器。其核心原理是：高能電子束與樣品表面相互作用后激發多種信號，通過探測這些信號并轉化為圖像，從而揭示樣品的微觀形貌、成分及結構信息。

掃描電鏡的主要特點

高分辨率

現代SEM的分辨率可達1 nm，放大倍數范圍從幾十倍到幾十萬倍（連續可調）。

能觀察納米級至宏觀尺度的樣品細節。

大景深與立體感強

圖像具有明顯的三維立體感，適合觀察復雜表面（如斷口、凹凸不平的材料）。

多功能性

可搭載多種附件（如能譜儀EDS、電子背散射衍射EBSD等），實現形貌觀察+成分分析+晶體結構解析的多維表征。

適用性廣

適用于導電或非導電樣品（低真空/環境模式可直接觀察非導電樣品）。

樣品制備簡單（如金屬、陶瓷、生物組織等均可直接觀察）。

非破壞性分析

低加速電壓下可減少樣品損傷，尤其適合對敏感材料（如生物樣品、納米材料）的觀察。

 掃描電鏡的用途

1. 材料科學

微觀結構分析：觀察金屬、陶瓷、合金、高分子等材料的晶粒、相界面、裂紋、孔隙等細節。

缺陷分析：分析材料斷裂機制（如解理斷裂、疲勞斷裂）、腐蝕行為、磨損痕跡等。

成分分析：結合能譜儀（EDS），進行微區元素定性/半定量分析。

納米材料表征：研究納米顆粒、納米線、納米管的形貌、尺寸分布及團聚情況。

2. 納米技術

納米器件與材料：表征碳納米管、石墨烯、量子點等納米結構的形貌與排列。

3. 半導體與電子工業

芯片檢測：結合切片試驗，檢查集成電路表面缺陷、測量線寬、層厚及金屬化層質量。

失效分析：分析電子元件的短路、開路、腐蝕等失效機理。