掃描電子顯微鏡類型多樣, 不同類型的掃描電子顯微鏡存在性能上的差異。根據電子槍種類可分為三種:場發(fā)射電子槍、鎢絲槍和六硼化鑭 [5]  。其中, 場發(fā)射掃描電子顯微鏡根據光源性能可分為冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡和熱場發(fā)射掃描電子顯微鏡。冷場發(fā)射掃描電子顯微鏡對真空條件要求高, 束流不穩(wěn)定, 發(fā)射體使用壽命短, 需要定時對針尖進行清洗, 僅局限于單一的圖像觀察, 應用范圍有限;而熱場發(fā)射掃描電子顯微鏡不僅連續(xù)工作時間長, 還能與多種附件搭配實現(xiàn)綜合分析。在地質領域中, 我們不僅需要對樣品進行初步形貌觀察, 還需要結合分析儀對樣品的其它性質進行分析, 所以熱場發(fā)射掃描電子顯微鏡的應用更為廣泛。

掃描電子顯微鏡 (scanning electron microscope, SEM) 是一種用于高分辨率微區(qū)形貌分析的大型精密儀器 。具有景深大、分辨率高, 成像直觀、立體感強、放大倍數(shù)范圍寬以及待測樣品可在三維空間內進行旋轉和傾斜等特點。另外具有可測樣品種類豐富, 幾乎不損傷和污染原始樣品以及可同時獲得形貌、結構、成分和結晶學信息等優(yōu)點。目前, 掃描電子顯微鏡已被廣泛應用于生命科學、物理學、化學、司法、地球科學、材料學以及工業(yè)生產等領域的微觀研究, 僅在地球科學方面就包括了結晶學、礦物學、礦床學、沉積學、地球化學、寶石學、微體古生物、天文地質、油氣地質、工程地質和構造地質等。

掃描電鏡雖然是顯微鏡家族中的后起之秀, 但由于其本身具有許多優(yōu)點, 發(fā)展速度是很快的。

1 儀器分辨率較高, 通過二次電子象能夠觀察試樣表面6nm左右的細節(jié), 采用LaB6電子槍, 可以進一步提高到3nm。

2 儀器放大倍數(shù)變化范圍大, 且能連續(xù)可調。因此可以根據需要選擇大小不同的視場進行觀察, 同時在高放大倍數(shù)下也可獲得一般透射電鏡較難達到的高亮度的清晰圖像。

3 觀察樣品的景深大, 視場大, 圖像富有立體感, 可直接觀察起伏較大的粗糙表面和試樣凹凸不平的金屬斷口象等, 使人具有親臨微觀世界現(xiàn)場之感。

4 樣品制備簡單, 只要將塊狀或粉末狀的樣品稍加處理或不處理, 就可直接放到掃描電鏡中進行觀察, 因而更接近于物質的自然狀態(tài)。

5可以通過電子學方法有效地控制和改善圖像質量, 如亮度及反差自動保持, 試樣傾斜角度校正, 圖象旋轉, 或通過Y調制改善圖象反差的寬容度, 以及圖象各部分亮暗適中。采用雙放大倍數(shù)裝置或圖象選擇器, 可在熒光屏上同時觀察放大倍數(shù)不同的圖象。

6 可進行綜合分析。裝上波長色散X射線譜儀(WDX) 或能量色散X射線譜儀 (EDX) , 使具有電子探針的功能, 也能檢測樣品發(fā)出的反射電子、X射線、陰*熒光、透射電子、俄歇電子等。把掃描電鏡擴大應用到各種顯微的和微區(qū)的分析方式, 顯示出了掃描電鏡的多功能。另外, 還可以在觀察形貌圖象的同時, 對樣品任選微區(qū)進行分析;裝上半導體試樣座附件, 通過電動勢象放大器可以直接觀察晶體管或集成電路中的PN結和微觀缺陷。由于不少掃描電鏡電子探針實現(xiàn)了電子計算機自動和半自動控制, 因而大大提高了定量分析的速度。