1、SEM 的工作原理及特点
扫描电子显微镜( Scanning Electron Microscope) ，简称SEM，是一种大型的分析仪器，是20 世纪30 年代中期发展起来的一种新型电镜，是一种多功能的电子显微分析仪器，主要功能是对固态物质的形貌显微分析和对常规成分的微区分析，广泛应用于化工、材料、医药、生物、矿产、司法等领域。
扫描电镜所能显示各种图像的依据是电子与物质的相互作用，当高能入射电子束轰击样品表面，由于入射电子束与样品间的相互作用，将有99%以上的入射电子能量转变成样品热能。约1%的入射电子能量，将从样品中激发出各种有用的信息，包括二次电子、透射电子、俄歇电子、X 射线等不同的信息，反映样品本身不同的物理化学性质，而SEM 的功能就是根据不同信息产生的机理采用不同的信息检测器，以实现选择检测扫描电镜的图像。
扫描电子显微镜相对于光学显微镜、透射电子显微镜有些极有价值的特点。
首先，它能在很大的放大倍数范围工作，从几倍到几十万倍，相当于从光学放大镜到透射电镜的放大范围，并且具有极高的分辨率，可达1～3 nm; 其次，它具有很大的焦深，300 倍于光学显微镜，因而对于复杂而粗糙的样品表面，仍可得到清晰聚焦的图像，图像立体感强，易于分析;再次，样品制备简单，对于矿物、材料等样品仅需要简单的清洁、镀膜即可观察，并且对样品的尺寸要求很低，操作十分简单。
2、SEM 在矿物学领域中的应用
2. 1 在矿物物相研究方面
不同矿物在扫描电镜中会呈现出其特征的形貌，这是在扫描电镜中鉴定矿物的重要依据。如高岭石在扫描电镜中常呈假六方片状、假六方板状、假六方似板状; 埃洛石常呈管状、长管状、圆球状; 蒙脱石为卷曲的薄片状; 绿泥石单晶呈六角板状，集合体呈叶片状堆积或定向排列等。
王宗霞等在扫描电镜下观察了硅藻土的形貌，硅藻土多呈圆盘状、板状，根据这一特征即可将它鉴定出来。
矿物在形成过程中捕获环境中的流体，当热流体达到某种特定的相所需的饱和度时，流体中往往会有结晶出一定的固体相矿物———子矿物。除了进行化学成分鉴定以确定其组成外，有时也可以利用扫描电镜对其进行鉴定。这些子矿物与被捕获的矿物在成因上是有明显区别的，研究和确定流体包裹体内的子矿物可为我们提供原始物质的重要信息。具有高倍数放大并能给出清晰而有立体感图象的扫描电镜非常适合用于鉴定包裹体中的子矿物，如扫描电镜能和能谱仪联用，则会使结果更准确。
范宏瑞等利用扫描电镜对流体包裹体中子矿物进行鉴定，为探讨流体成矿作用、成矿方式等问题提供了基础资料。
Le Bel对秘鲁Santarosa 斑岩铜矿中的石英包裹体进行研究，在其中发现了氯化钠、氯化钾、铁绿泥石等子矿物。Behr 等用扫描电镜研究了纳米比亚铜矿中的钠长石，在钠长石中鉴定出了氯化钠、石膏等子矿物。
不同的搬运介质、搬运形式以及不同的沉积环境常常会在矿物颗粒表面留下反映搬运和沉积的痕迹。因而矿物表面就会具有不同的形状及外貌特征。光学显微镜、差热、化学分析等传统分析方法往往无法将其加以识别。而配接有X 射线的能谱仪的扫描电镜能直接观察到矿物变化过程中所发生的结构、形貌等微观现象的变化和形成新矿物的特点，并且可以同时确定其化学元素组成及相对含量的变化，为研究矿物的变化提供了良好的途径。
以石英为例，不同的环境中的表面形态特征往往是不一样的: 在有风的环境成中形成的其磨圆度一般较好，且风较大时还会有新月形撞击坑出现; 在冰川环境中，由于高压碰撞和挤压，它的棱角尖锐，磨圆度差; 在大陆水环境下，石英一般呈现出中－轻度的磨圆，有时还会有V 字形撞坑; 在海洋环境中，它呈中－ 轻度的磨圆，表面常粘有硅藻等生物碎片。此外，当二次电子束打到样品上时常常会激发出样品的二次电子，该信号经收集成像后就可以显现出晶体的形貌。
由于扫描电镜分辨率高、景深大等特点，故可以较为容易的将各种颗粒分辨出来。通过这样的方式，可以较好的观察岩石、矿物颗粒的晶形、大小及与周围晶体的相互关系。故充分利用这些特征可以分析其沉积相和沉积、形成环境，进一步反演其搬运过程及历史。
聂继红等利用扫描电镜研究了碳酸盐岩的矿物学特征及结构，研究结果表明，岩石结构控制了喀斯特孔隙的发育和演化。汪生杰等利用扫描电镜观察了贵州遵义铝土矿的一水硬铝石的微观形貌，发现其中不同铝土矿的一水硬铝石的微观形貌有差异，这些差异是揭示铝土矿成因和形成条件的重要资料。
2. 2 在矿物加工方面
朱红应用扫描电镜及X 射线衍射分析了黄铁矿的表面氧化产物，研究了黄铁矿表面氧化机理及黄铁矿表面状态对煤浮选脱硫的影响。
侯彤等寻求高灰煤泥难选的本质原因，通过浮选试验、SEM 电镜扫描和XＲD 衍射仪对钱家营矿选煤厂煤泥中矿物成分的分布进行了分析。结果表明，该煤泥的主要矿物成分为私土类矿物，具有易碎、易泥化的特点，因此矿物的细粒嵌布和夹带是造成煤泥精煤灰分偏高，煤泥难选的主要原因，这一结论对以后的细粒煤分选研究起到了指导作用。
王晓刚等通过高温试验和扫描电镜分析，研究三种典型烟煤在800～1 600 ℃条件下，其焦炭的膨胀性、流动性、软化现象、孔隙结构及其活性。结果表明: ( 1) 不同变化程度烟煤(ＲN、F、S) 有不同的膨胀性、流动性和软化现象。低阶ＲN和中阶F 有较明显或明显的膨胀性、流动性和软化现象，而高阶S 仅在1 300 ℃以上有明显膨胀性。低阶ＲN 在1 300 ℃以上有明显的软化现象。( 2) ＲN 高温焦炭的孔隙最发育，孔道形态复杂并且连通性好，F 次之，S 最差。三种烟煤的孔隙率及其活性排序为ＲN＞S＞F。(3)ＲN 随温度升高，其焦炭中微孔越来越发育，孔道连通性越趋变好，并可产生大量纳米级C粒，其高温活性随温度升高有增大趋势，其活性最好的温度范围为1 400 ～ 1 500 ℃。
邹春艳等以电镜扫描为主要手段，通过对南充构造上三叠统须家河组砂岩储层中粘土矿物的显微分析，直观地展示了储层中粘土矿物在电镜扫描下的形态、产状等方面的特征。研究了储集层中粘土矿物的类型、含量及其在电镜扫描下的空间分布特征。探讨了粘土矿物的含量、类型及其在储层孔隙中的产状对储层物性的影响，以及粘土矿物对储层损害的影响。
张杰等利用扫描电子显微镜及能谱分析等研究手段，对贵州兴仁滥木厂汞、铊矿床的物质组成、矿物成分特征及微观特征进行了探讨，为成矿元素汞、铊的赋存状态，生物成矿特征研究等提供矿物学资料。
戴婕等运用扫描电镜能谱分析( SEM + EDS) 方法对里伍铜矿主要矿石矿物的研究表明: 闪锌矿中含有质量分数大于8%的Fe 元素，黄铜矿和磁黄铁矿中含有少量的Cr 元素。在矿石样品中首次发现硒铋矿的类质同像矿物、自然铋及核燃料氧化物。
路春美对贝壳与石灰石的微观结构特性进行了电镜实验分析，得到以下结论: ( 1) 贝壳的母体结构为层片状或条状形态，石灰石的原始结构为颗粒状形态． 贝壳煅烧形成的孔结构孔隙连通性好，气体流动、扩散阻力小，有利于气体在颗粒内的扩散与固硫反应进行。( 2) 贝壳先煅烧后固硫和直接固硫形成的微观结构有较大差异。前者形成的孔隙清晰，路径流畅，使颗粒中心晶粒也能参与反应。而后者的孔隙连通性差，表面孔隙堵塞严重。因此实际应用中最好选择煅烧后的贝壳做固硫剂，以便取得较高的钙利用率。
张慧等通过扫描电镜对煤中显微裂缝进行分类，并描述了各类裂隙的发育特征，探讨了裂隙的演化、识别和影响裂隙发育的因素。
张聚伟等通过扫描电镜发现煤焦颗粒的不同形态是由于不同的煤显微组织和碳转化率。曹敏等利用热重－差示扫描量热( TG－DSC) 、X－射线衍射( XＲD) 和扫描电镜( SEM) 研究了义马煤中矿物质在高温氧化气氛下的热行为及矿物质演变。结果表明，矿物质组分随温度的升高发生了转变，主要由硅铝酸盐控制，这种改变会对灰熔融特性产生影响; 矿物质形貌和分布状态随温度的升高也发生了变化。
2. 3 在矿物材料方面
碳素材料是煤加工利用领域的重要组成部分。碳纳米管，作为一种新奇的纳米碳素材料，近年来在中国取得令人瞩目的进展。邱介山通过扫描电镜，观察到大量的一团团棉絮一样的纤维状碳纳米管，从而证实了使用优质烟煤，采用电弧等离子体法可制备碳纳米材料。
陈俊静等以粉煤灰、偏高岭土为主要铝硅原料，辅以矿山尾矿固体废弃物合成一系列的矿质聚合物。通过测定其抗压强度优选出偏高岭土、粉煤灰、矿渣的最佳配比为3∶3∶5，碱激发剂浓度在15%时，矿质聚合物的强度最高，达到36. 36 MPa，XＲD、SEM 分析表明其结构主要是无定形态，并且形成了连续的胶凝相。
3 结论
扫描电镜在反映物质微区信息方面具有分辨高、放大倍数大、景深大、立体感强、样品制备简单的优点，被广泛应用于不同领域的研究。尤其是在矿物学领域，已经极大的促进了人们认识微观的矿物颗粒，解释与之相关的现象，从而更加合理的利用矿产资源。
总之，现代分析测试技术的发展和应用，已经或将要大大促进矿物学的发展，必然带来矿物学研究量的和质的进步。随着扫描电镜的发展以及其他测试的手段的发展，定将更有力的推动矿物学的延伸和发展。
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