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電子源發射的電子束經過電磁透鏡的電子光學通路聚焦，電子源的直徑被縮小到納米尺度的電子束斑，與顯示器掃描同步的電子光學鏡筒中的掃描線圈控制電子束，在樣品表面一定微小區域內，逐點逐行掃描。電子束與樣品相互作用，從樣品中發射的具有成像反差的信號，臺式掃描電子顯微鏡由一個適當的圖像探測器逐點收集，并將信號經過前置放大器和視頻放大器，用調制解調電路調制顯示器上相對應顯示像素的亮度，形成我們人類觀察習慣的，反映樣品二維形貌的圖像或者其他可以理解的反差機制圖像。
由于圖像顯示器的像素尺寸遠遠大于電子束斑尺寸，（0.1mm/1nm=100，000倍）而且顯示器的像素尺寸小于等于人類肉眼通常的分辨率，這樣顯示器上的圖像相當于把樣品上相應的微小區域進行了放大。通過調節掃描線圈偏轉磁場，可以控制電子束在樣品表面掃描區域的大小，理論上掃描區域可以無限小，但可以顯示的圖像有效放大倍數的限度是掃描電鏡分辨率的限度。
臺式掃描電子顯微鏡是控制信號不經過計算機軟件，直接由操作臺按鍵旋鈕等對執行機構進行控制，屬于人工手動控制，控制精度由操作者觀察儀表盤的變化決定，例如高壓電源，掃描線圈，探測器電源，電子槍控制，磁透鏡控制，樣品臺的運動控制等等。數字控制是所有控制指令輸入到交互控制軟件，然后由計算機對執行機構發出準確的數字指令，絕大部掃描電鏡參數可實現了軟件自動調整，如自動聚焦，亮度對比度，自動消象散，自動電子槍發射飽和，自動電子槍對中，自動物鏡光闌合軸等。
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