掃描電子顯微鏡電子槍是產(chǎn)生具有確定能量電子束的部件，是由陰級(jí)(燈絲)、柵級(jí)和陽(yáng)級(jí)組成。燈絲主要有鎢燈絲、LaB6和場(chǎng)發(fā)射三類。

①鎢燈絲電子槍:

燈絲是鎢絲，在加熱到2100K左右，電子能克服大約平均4.5eV的逸出功而逃離，鎢燈絲是利用熱效應(yīng)來(lái)發(fā)射電子，不過(guò)鎢燈絲發(fā)射由子效率比較低，要達(dá)到實(shí)用的電流密度，需要較大的鎢絲發(fā)射面積，一般鎢絲電子源直徑為幾十微米，這樣大的電子源直徑很難進(jìn)一步提高分辨率。還有，鎢燈絲亮度差、電流密度低、單色性也不好，所以鎢燈絲目前更高只能達(dá)到3nm的分辨率，實(shí)際使用的放大倍數(shù)均在十萬(wàn)倍以下。不過(guò)由于鎢燈絲價(jià)格便宜，所以鎢燈絲掃描電鏡得到了廣泛的應(yīng)用。

②LaB6電子槍:

要提高sem掃描電鏡的分辨率，就要提高電子槍的高度，而一些金屬氧化物或者硼化物在加熱到高溫之后(1500~2000K)，也能克服平均逸出功2.4el而發(fā)射熱電子，比如LaB6，曲率半徑為幾微米。

LaB6燈絲亮度能比鎢燈絲提高數(shù)倍。因此LaB6燈絲掃描電鏡有比鎢燈絲更好的分辨率。除了LaB6外，類似的還有CeB6等材料。不過(guò)目前在sem掃描電鏡領(lǐng)域，LaB6燈絲價(jià)格并不便宜，性能相對(duì)鎢燈絲提升有限，另外就是場(chǎng)發(fā)射的流行，使得LaB6燈絲的使用并不多見(jiàn)。

③場(chǎng)發(fā)射電子槍:

1972年，擁有更高亮度，更小電子束直徑的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡實(shí)現(xiàn)商品化，將sem掃描電鏡的分辨率推向了新的高度。場(chǎng)發(fā)射電子槍的發(fā)射體是鎢單晶，并有一個(gè)級(jí)細(xì)的，其曲率半徑為幾十納米到100nm左右，在鎢單晶的加上強(qiáng)電場(chǎng)，利用量子隧道效應(yīng)就能使其發(fā)射電子。場(chǎng)發(fā)射由子槍的結(jié)構(gòu)鎢單晶為負(fù)電位，陽(yáng)級(jí)也稱取出電級(jí)，比陰級(jí)正幾千伏，以吸引電子，DI二陽(yáng)級(jí)為零電位，以加速電子并形成10nm左右的電子源直徑。場(chǎng)發(fā)射電子槍的鎢單晶燈絲結(jié)構(gòu)，只有鎢燈絲支撐的非常小的為單晶。

場(chǎng)發(fā)射電子槍又分為冷場(chǎng)發(fā)射和熱場(chǎng)發(fā)射。

熱場(chǎng)發(fā)射的鎢陰級(jí)需要加熱到1800K左右，發(fā)射面為<100>或<111>取向，單晶表面有一層氧化鋯，以降低電子發(fā)射的功函數(shù)(約為2.7eV)

冷場(chǎng)發(fā)射不需加熱，室溫下就能進(jìn)行工作，其鎢單晶為<310>取向，逸出功*小，利用量子隧道效應(yīng)發(fā)射電子。

冷場(chǎng)電子束直徑，發(fā)射電流密度 能量擴(kuò)展(單色性)都優(yōu)于熱場(chǎng)發(fā)射，所以冷場(chǎng)電鏡在分辨率上比熱場(chǎng)更有優(yōu)墊。不過(guò)冷場(chǎng)電鏡的束流較小(一般為2nA)，穩(wěn)定性較差，沒(méi)個(gè)幾小時(shí)需要加熱一次，對(duì)需要長(zhǎng)時(shí)間工作和大束流分析有不良影響。

熱場(chǎng)發(fā)射雖然電子束直徑，能量擴(kuò)展不及冷場(chǎng)，但是隨著技術(shù)的發(fā)展，其分辨率也越來(lái)越接近冷場(chǎng)的水平，有的甚至還超越了冷場(chǎng)。特別是熱場(chǎng)電鏡束流大，穩(wěn)定性好，有著非常廣闊的應(yīng)用范圍。