北京臺式掃描電鏡的工作原理是用一束極細的電子束掃描樣品，在樣品表面激發出次級電子，次級電子的多少與電子束入射角有關，也就是說與樣品的表面結構有關，次級電子由探測體收集，并在那里被閃爍器轉變為光信號，再經光電倍增管和放大器轉變為電信號來控制熒光屏上電子束的強度，顯示出與電子束同步的掃描圖像。圖像為立體形象，反映了標本的表面結構。為使標本表面發射出次級電子，標本在固定、脫水后，要噴涂上一層重金屬微粒，重金屬在電子束的轟擊下發出次級電子信號。
北京臺式掃描電鏡的電子束系統由電子槍和電磁透鏡兩部分組成，主要用于產生一束能量分布極窄的、電子能量確定的電子束用以掃描成像。電子槍用于產生電子，主要有兩大類：一類是利用場致發射效應產生電子，稱為場致發射電子槍。有至少1000小時以上的壽命，且不需要電磁透鏡系統；另一類則是利用熱發射效應產生電子，有鎢槍和六硼化鑭槍兩種。
北京臺式掃描電鏡是一個復雜的系統，濃縮了電子光學技術、真空技術、精細機械結構以及現代計算機控制技術。掃描電鏡的基本工作過程用電子束在樣品表面掃描，同時陰極射線管內的電子束與樣品表面的電子束同步掃描，將電子束在樣品上激發的各種信號用探測器接收，并用它來調制顯像管中掃描電子束的強度，在陰極射線管的屏幕上就得到了相應襯度的掃描電子顯微像。電子束在樣品表面掃描，與樣品發生各種不同的相互作用，產生不同信號，獲得的相應的顯微像的意義也不一樣。
這些信息的二維強度分布隨試樣表面的特征而變（這些特征有表面形貌、成分、晶體取向、電磁特性等），是將各種探測器收集到的信息按順序、成比率地轉換成視頻信號，再傳送到同步掃描的顯像管并調制其亮度，就可以得到一個反應試樣表面狀況的掃描圖如果將探測器接收到的信號進行數字化處理即轉變成數字信號，就可以由計算機做進一步的處理和存儲掃描電鏡主要是針對具有高低差較大、粗糙不平的厚塊試樣進行觀察，因而在設計上突出了景深效果，一般用來分析斷口以及未經人工處理的自然表面。
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