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扫描式电子显微镜的电子波长在1A以下，因此它具有较光学显微镜佳的解析度。、由德布各利关係式（De Broglie Relation）可知，电子受高压加速时，
其波长与加速电压有如下之关係：

λ= 12.26/√V (A)

当V = 30KV，λ= 0.0707 A

当V = 60KV，λ= 0.0501 A

就如同光学显微镜之玻璃透镜一样，在电子显微镜上是利用磁场作透镜，但磁场必须在电子束的方向形成局部轴向对称磁场，则电子通过时宛如光线通过玻璃透镜一般，唯一区别为电子受磁场作用，其行进路线为螺旋状。可利用弗来明右手定则可确定其旋转方向。此种电子显微镜专用的电磁透镜，常见的缺陷如下：包括（1）绕射像差（Diffraction Aberration）；（2）球面像差（Spherical Aberration）；（3）散光像差（Astigmatism）；及（4）色像差（Chromatic Aberration）等。

假设电子束经由完美之透镜聚焦到试片表面成为一点，此时显现在CRT上的为一影像点。然而没有透镜是完美的，因此也就不可能聚焦成一点。一般电子显微镜增加景深的方法：包括（1）採用低倍率；（2）将束斑直径变小（光束聚焦）；及（3）减小孔径角（使用较小的孔径）。

扫描电镜的基本原理与电视相同，它是利用加热灯丝（钨丝）所发射出来之电子束（Electron Beam），经栅极（Wehnelt Cylinder）静电聚焦之后，形成一约10μm～50μm大小之点光源，在阳极之加速电压（0.2KV～40KV）的作用下，经过2至3个电磁透镜所组成的电子光学系统，将汇聚成一直径细小约5nm～10nm之电子射束，聚焦在试件表面。又由于在末级透镜上装有扫描线圈，能使电子射束在试件上扫描，高能电子射束与物质之交互作用，即电子弹性碰撞与非弹性碰撞之效果，其结果产生了各种讯号如二次电子（SE：Secondary Electrons）、背向散射电子（Be：Backscattered Electrons；又称背反电子）、吸收电子（AE：Absorbed Electrons）、透射电子（TE：Transmitted Electrons）、X射线及阴极萤光（Cathode Luminescence）。图3-11上面部分为入射光撞及到试件后所生成之各种讯号之示意图；下面部分为各种讯号在试件内部的产生区域。图中可见其作用区呈灯泡型且随入射电子能量之增加而更深广。  

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