میکروسکوپ الکترونی روبشی
تفنگ الکترونی

قدرت و امتیاز یک میکروسکوپ الکترونی به شدت به قطر پرتو الکترونی، شدت و توزیع الکترونها در آن و یکنواختی الکترونها وابسته است و اولین جایی که مشخصات پرتو الکترونی در آن رقم می‌خورد محل تولید آن یعنی تفنگ الکترونی است. به بیان دیگر تفنگ الکترونی منبع پایداری از الکترون است که پرتو الکترونی را ساطع می‌کند.
تفنگهای الکترونی را از لحاظ مکانیزم به دو دسته تقسیم می‌کنند:
تفنگهای الکترونی ترمویونی که در آن‌ها از این پدیده برای تولید الکترونها استفاده می‌شود.
تفنگهای الکترونی انتشار میدانی که در آن‌ها با اعمال میدان زیاد الکترونها تولید می‌شوند.
همچنین شکل و اجزای هر یک از تفنگهای الکترونی بر حسب نوع آن‌ها متفاوت است که در ادامه توضیح بیشتری در این رابطه داده خواهد شد.
تفنگهای الکترونی ترمویونی
هر چند این تفنگها نیز خود انواع مختلفی دارند لیکن اصول کلی کار آن‌ها یکی است، لذا در اینجا به بررسی تفنگها رشته تنگستنی می‌پردازیم که عملاً ساده‌تر هستند.
در این تفنگها، کاتد تولیدکننده الکترون، یک سیم تنگستنی است که وسط آن به صورت V شکل خم شده و شعاع سر آن حدود ۱۰۰ میکرومتر است. در این تفنگها سر فیلمان تنگستن بر اثر عبور جریان تا ۲۷۰۰ درجه کلوین گرم شده و طبق قانون ریچاردسون-داچمن جریانی تا 1.75 A/cm2 منتشر می‌کند. علت استفاده از تنگستن در این تفنگها، تابع کار پایین و مقاومت بالای آن در برابر حرارت و جریان الکتریسیته است. میزان دمای فیلمان تأثیر مستقیمی بر روی میزان الکترونهای خارج شده از یک سو و عمر آن از سوی دیگر دارد.
الکترونهای تولید شده در فیلمان (کاتد) با استفاده از اختلاف پتانسیلی معادل ۱۰۰۰ تا ۵۰۰۰۰ ولت به سمت آند شتاب گرفته و با سرعت به سمت آن می‌روند و بخشی از آن‌ها از سوراخ میانی آند عبور کرده با سرعت به سمت ستون اپتیکی میکروسکوپ و در نهایت نمونه فرستاده می‌شوند. لازم است ذکر شود که در این تفنگها علاوه بر کاتد و آند، یک درپوش نیز قرار دارد که دارای سوراخ بوده و نسبت به کاتد در بایاس منفی قرار دارد تا با یک میدان الکترو استاتیک به متمرکز شدن الکترونها کمک کند.
آنچه در مورد تفنگهای الکترونی اهمیت دارد، تأثیر جریان فیلمان بر روشنایی تصویر است، به‌طور نمونه با افزایش دمای فیلمان از ۲۷۰۰ به ۳۰۰۰ درجه روشنایی حدود ۵ برابر افزایش می‌یابد اما عمر آن بین ۳۰ تا ۶۰ برابر کاهش می‌یابد که این لزوم تنظیم دما را به خوبی نشان می‌دهد.
تفنگهای انتشار میدانی
این تفنگها از قدرت و دقت و هزینه بالاتر و ساخت به مراتب پیچیده تری نیز برخوردارند.
این تفنگها از یک تک بلور تنگستن با یک نوک بسیار تیز (۰٫۲ میکرومتر) تشکیل شده که که به آن میدانی وارد می‌شود و این میدان سبب جدا شدن الکترونها از بلور می‌شود. برای اینکه میدان در سر بلور بیشتر شود سر آن را خیلی تیز می‌کنند و این سر تیز سبب می‌شود قطر پرتو خروجی نیز کوچکتر شود؛ بنابراین در این تفنگ ۲ کاتد وجود دارد که اولی وظیفه جدا کردن الکترونها و دومی‌برای سرعت دادن به الکترونها بکار گرفته می‌شود؛ و الکترونهای خروجی از میان دو آند به سمت ستون اپتیک فرستاده می‌شود. یکی از مزیتهای پرتو تولیدی این تفنگ آن است که اختلاف انرژی الکترونها کمتر بوده و در کل پرتو تولیدی از کیفیت بالاتری برخوردار است که در نتیجه به خطاهای کمتر و تصاویر بهتر و شفافتری منجر خواهد شد. این موارد در کنار عمر بالای این تفنگها سبب اقبال عمومی به آن‌ها شده‌است.
در دستگاه SEM پرتاب کننده‌های الکترون (تفنگ‌های الکترونی) باید خصوصیاتی نظیر تولید پرتوهای الکترونی ثابت با جریان بالا، اشغال فضای کم، انرژی قابل تغییر و پراکندگی انرژی اندک داشته باشند. در SEMهای قدیمی از منبع تنگستن یا لانتانیوم هگزا بورید استفاده می‌شد. اما در SEMهای جدید از میدان منابع نشرکننده، که دارای جریان بالا و پراکندگی انرژی کم‌تر هستند، استفاده می‌شود. طول عمر منبع نیز از ملاک‌های تأثیر گذار در انتخاب منبع است.