一.图像显示和记录系统

高能电子束与样品相互作用产生各种信息，如图24-3所示，在扫描电镜中采用不同的探测器接收这些信号。

图24-3    高能电子束与样品作用产生信号电子示意图

二次电子的探测系统如图24-4所示，它包括静电聚焦电极(收集极或栅极)、闪烁体探头、光导管、光电倍增管和前置放大器。二次电子在收集极的作用下(+500V)，被引导到探测器打在闪烁体探头上，探头表面喷涂厚约数百埃的金属铝膜及荧光物质。在铝膜上加+10kV高压，以保证静电聚焦电极收集到的绝大部分电子落到闪烁体探头顶部。在二次电子轰击下闪烁体释放出光子束，它沿着光导管传到光电倍增管的阴极上。光电倍增管通常采用13极百叶窗式倍增极，总增益为10⁵～10⁶，光电阴极把光信号转变成电信号并加以放大输出，进入视频放大器直至CRT的栅极上。显示屏上信号波形的幅度和电压受输入二次电子信号强度调制，从而改变图像的反差和亮度^[l] 。

图24-4    二次电子成像原理

一般的扫描电镜二次电子探测器均在物镜下面，当样品置于物镜内部时，焦距极短，使像差达到最小的程度，从而得到高的分辨率图像，二次电子分辨率可达35

显像管显示的图像、编号、放大倍率、标尺长度和加速电压拍摄到底片上。随着科学水平的不断发展，20世纪80年代开始就已研制出用计算机代替照相机的功能，直接将图像及设置的参数打印出来或存储于软盘。

二.真空系统

真空系统在电子光学仪器中十分重要，扫描电镜要求其真空度高于10^-3 Pa,否则会导致：①电子束的被散射加大；②电子枪灯丝的寿命缩短；③产生虚假的二次电子效应；④使透镜光阑和试样表面受碳氢化物的污染加速等。因此将影响成像质量。为保证扫描电子显微镜电子光学系统的正常工作，扫描电镜采用一个机械泵和一个油扩散泵。真空系统的工作自动进行并有保护电路。若达不到高真空，高压指示灯将不亮，高压加不上，扩散泵冷却水断路或水压不足，全机电源自动切断，扩散泵温度过高也自动断电。电子枪灯丝更换有单独的电子枪室与主机镜筒隔离，更换灯丝后几分钟内电子枪即可达到高真空。

三.X射线能谱分析系统

X射线光电子能谱法是一种表面分析方法，提供的是样品表面的元素含量与形态，而不是样品整体的成分。其信息深度为3～5 nm。如果利用离子作为剥离手段，利用XPS作为分析方法，则可以实现对样品的深度分析。固体样品中除氢、氦之外的所有元素都可以进行XPS分析。

XPS谱图中峰的高低表示这种能量的电子数目的多少，即相应元素含量的多少。由此，可以进行元素的半定量分析。由于各元素的光电子激发效率差别很大，因此这种定量结果会有很大误差。同时特别强调的是，XPS提供的半定量结果是表面3～5 nm的成分，而不是样品整体的成分。在进行表面分析的同时，如果配合Ar离子枪的剥离，XPS谱仪还可以进行深度分析。依靠离子束剥离进行深度分析，X射线的束斑面积要小于离子束的束斑面积。此时最好使用小束斑X光源。

元素所处化学环境不同，其结合能也会存在微小差别，依靠这种微小差别(化学位移)可以确定元素所处的状态。由于化学位移值很小，而且标准数据较少，给化学形态的分析带来很大困难，此时需要用标准样品进行对比测试。

X射线能谱分析是扫描电镜中的一个附加系统，在样品室中装入X射线接收系统，可对被测样品进行成分分析，包括定性分析和定量分析。

1．定性分析

(1)点分析

将电子束固定在所需分析的微区上，几分钟即可直接从显示屏上得到微区内全部元素的谱线。

(2)线分析

将能谱仪固定在所要测量的某一元素特征X射线信号能量的位置上，把电子束对着指定的方向做直线轨迹扫描，便可得到这一元素沿直线的浓度分布曲线，改变能谱仪的位置，便可得到另一种元素的浓度分布曲线。

(3)面分析

电子束在样品表面做光栅扫描时，把能谱仪固定在某一元素特征X射线信号的位置上，此时在荧光屏上可得到该元素的分布图像，移动位置便可获得另一种元素的浓度分布图像。

2. 定量分析

用半定量法，可测出微区内质量分数，修正后的误差可限定在±5％之内。