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扫描电镜是介于透射电镜和光学显微镜之间的一种微观形貌观察手段，利用极狭窄的电子束去扫描样品，通过电子束与样品的相互作用产生各种效应从而微观成像，其成像富有立体感，利用扫描电镜我们可直接观察各种样品表面的细微结构。
扫描电镜可用于观察生物的精细结构及复杂的立体表面形态。它可对藻类、花粉表面沟纹的精细结构，癌细胞的表面变化，细胞、细菌在生命周期中的表面变化进行观察。此外，扫描电镜与现代冷冻技术的结合（通过样品冷冻断裂暴露不同层面，如膜之间，细胞之间和细胞器之间的结构）可以获得生物样品完整的剖面，对研究一些生物样品的内部结构提供了支持
通过表面处理（例如沉积出不同组成，形态及厚度的膜层以及光刻蚀表面等等）可以有效地提高材料硬度和光学物理性能。通过扫描电镜可以对镀膜表面形貌，断口膜层形貌进行观察，并对膜厚进行测量；可以观察到光刻蚀之后试样表面形貌变化情况等等。
扫描电镜可用于观察生物活性钛材料和生物陶瓷材料以及这些材料经过特殊处理后的表面形貌以及羟基磷灰石或细胞在这些材料表面的生长情况。
此外，扫描电镜还能用于观察水凝胶的孔洞结构，胶原的纤维结构，人工骨的孔分布情况以及磁性生物显影材料的尺度及包覆情况等，为改善合成工艺，制备性能的生物材料提供了依据。如图6所示，显示的是钛片经不同方法处理后在表面生长羟基磷灰石的情况。
在材料领域中，扫描电镜技术发挥着极其重要的作用，被广泛应用于各种材料的形态结构、界面状况、损伤机制及材料性能预测等方面的研究。利用扫描电镜可以直接研究晶体缺陷及其产生过程，可以观察金属材料内部原子的集结方式和它们的真实边界，也可以观察在不同条件下边界移动的方式，还可以检查晶体在表面机械加工中引起的损伤和辐射损伤等。
扫描电镜主要用于：观察纳米材料，材料断口的分析，直接观察原始表面，观察厚试样，观察各个区域的细节，大视场低放大倍数观察，从高到低倍的连续观察，观察生物试样，进行动态观察，从形貌获得资料等等。
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