扫描电子显微镜发展的最新研究成果

现在公认的扫描电子显微镜的概念最早是由德国的Knoll在1935年提出来的，1938年德国的Von Ardenne在透射电子显微镜上加了个扫描线圈做出了扫描透射电子显微镜（Scanning Transmission Electron Microscope，STEM）。由于不能获得高分辨率的样品表面电子像，扫描电子显微镜一直得不到发展，只能在电子探针X射线微分析仪中作为一种辅助的成像装置。此后，在许多科学家的努力下，扫描电子显微镜从理论到仪器结构等方面的一系列问题得到解决。1965年，英国剑桥仪器公司制造出第一台商用扫描电子显微镜，它用二次电子成像，分辨率达25nm。由此，扫描电子显微镜进入了实用阶段。20世纪70年代初，美国芝加哥大学的A.V.Crewe教授将场发射电子枪用于扫描电子显微镜，使得分辨率大大提高。1978年，第一台具有可变气压的商业扫描电子显微镜被研制出来，到1987年，样品腔的气压已可达到2700Pa。

我国扫描电子显微镜的研制起步较迟，1975年中国科学院北京科学仪器厂研制成功第一台扫描电子显微镜，型号为DX-3，填补了我国扫描电子显微镜的空白^[210]。DX-3型扫描电子显微镜的分辨率为10nm，加速电压为5～30kV，放大倍数从20倍到10万倍，主要指标达到当时国际先进水平。1983年中国科学院北京科学仪器厂从美国Amray公司引进由计算机控制、分辨率为6nm、功能齐全的Am-ray 1000B扫描电子显微镜生产技术，1985年生产了KYKY-1000B型扫描电子显微镜。1993年中国科学院北京科学仪器研制中心研制成功了KYKY-1500型高温环境扫描电子显微镜，在KYKY-1000B基础上增加了高温试样台及低真空试样室，改进了真空系统及信号电子接收器等，试样温度最高达1200℃，最高环境气压为2600Pa，其在800℃，1300Pa时的分辨率优于60nm。1995年中国科学院北京科学仪器研制中心研制成功了KYKY-2800型扫描电子显微镜，分辨率为4.0～4.5nm。1999年中国科学院北京科学仪器研制中心研制成功了全计算机控制的KYKY-3800型扫描电子显微镜，分辨率为4.5nm。2007年中国科学院北京中科科仪股份有限公司在原有KYKY-2800的基础上，开发出KYKY-EM3900型扫描电子显微镜，但商品化的过程中还存在一些问题，截至2013年，主力机型依然是KYKY-2800。(www.xing528.com)

目前，扫描电子显微镜的发展方向是采用场发射枪的高分辨扫描电子显微镜和可变气压的环境扫描电子显微镜^[211]。目前的高分辨扫描电子显微镜分辨率可以达到1～2nm，最好的高分辨率扫描电子显微镜已具有0.4nm的分辨率。现代的环境扫描电子显微镜可在气压为4000Pa时仍保持2nm的分辨率。