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当有电流流经灯丝时，阴极被直接加热，钨灯丝中的电子受热激发，在加速电场的作用下，电子定向发射。在正常的工作温度下，天津生物样品电镜分析，电子从大约100um×150um的面积发射离开“V”形阴极。当阴极的发射温度增加时，其发射电流以指数的方式快速增长，使得束斑亮度大增。但由于钨阴极自身温度升高，使之蒸发加快，阴极丝直径随着蒸发量的加大而变小，也随使用时间的增长而变得越来越细，导致阴极丝断开。因此，灯丝达到工作温度及饱和度所需的加热电流也随灯丝的变细而减小，其寿命也随加热温度的升高而降低。
扫描电子显微镜是检测样品表面形貌的大型仪器。当具有一定能量的入射电子束轰击样品表面时，电子与元素核和外层电子发生一次或多次弹性和非弹性碰撞。一些电子被样品表面反射，而其余电子则穿透样品逐渐失去动能，后停止运动而被样品吸收。在这个过程中，百分之99以上的入射电子能量转化为样品热能，剩余约百分之1的入射电子能量激发样品的各种信号。这些信号主要包括二次电子、背散射电子、吸收电子、透射电子、俄歇电子、电子电动势、阴极发光、X射线等。扫描电镜设备利用这些信号获取信息来分析样品。
金属及其合金的性能是由微观组织、化学成分和晶体结构来决定的，连续可调的放大倍数等特点使得扫描电镜在断口形貌，微区形貌及定性定量分析，失效分析等方面有着重要作用。光学显微镜可以用来观察常规组织，整体上看到两种或几种相的分配比例，但是由于其放大倍数有限（一般大放大倍数2000倍），很多组织中的片层结构、针状结构、第二相、共晶体等很难清楚的观测到。扫描电镜利用其放大倍数大且连续可调的特点，实现了宏观形貌与显微组织同时观测的目的。
