扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope, SEM）是一种高性能的电子显微镜，其原理是利用电子束在样品表面扫描产生二次电子，通过对这些电子的收集和分析，成像出样品的表面形貌及其微结构。该技术具有分辨率高、深度大、成像清晰等特点，近年来在生物、材料、纳米科学等领域得到广泛应用。

原理及工作方式

SEM的原理是利用电子束在样品表面扫描，使样品表面的电子被电子束轰击后发射出来，然后通过对这些二次电子的收集和检测，获得样品表面的反射电子图像。SEM的电子源主要采用热电子发射和场发射两种方式，常用的是热电子发射，即利用钨丝加热产生的自由电子，经过加速电场，形成电子束。

电子束聚焦后扫描样品表面，使样品表面的原子和分子被电子激发后产生二次电子，这些二次电子被收集到检测器上，经过放大和处理后，产生图像。SEM具有良好的深度探测能力，可以观察到样品表面微观结构的三维形貌和分布。

分辨率及样品准备

SEM的分辨率取决于电子束的直径，一般可达到1-10纳米范围内，比光学显微镜高几个数量级。SEM对样品的准备要求较高，样品表面必须光滑且具有导电性，以便于电子束的较好聚焦和扫描。

在生物样品的观察中，需要对样品进行特殊处理，如取样、切片、涂覆金属等处理方式，以使其表面具有必要的导电性，同时需要避免样品表面及内部出现物理和化学损伤，影响显微镜的成像效果。

应用领域

SEM技术广泛应用于生物、材料、纳米科学等领域中，其在物理、化学及材料科学等领域的应用日益扩大。

在生物学领域，SEM可用于研究动物、植物和细胞的表面形态和结构，了解其微观结构及特征，进而深入探究生物性质和功能。

在材料科学领域，SEM可用于研究不同材料的表面结构、纤维形态及微观形貌，有助于深入了解材料的物理性质和组织结构。

在纳米科学领域，SEM可用于研究纳米材料的形貌及结构，在纳米器件的设计和制备中发挥重要作用。