對(duì)低電壓操作的優(yōu)點(diǎn)人們?cè)缫颜J(rèn)識(shí)，但在常規(guī)掃描電鏡上選用小于3kV的加速電壓觀察樣品，圖像分辨率低，質(zhì)量下降。其中主要限度是空間電荷效應(yīng)、電子光學(xué)系統(tǒng)像差和雜散磁場(chǎng)的影響。
(1)空間電荷效應(yīng)
空間電荷效應(yīng)是指電子槍陰極附近的電子相互作用。在髪叉式三級(jí)電子槍中，空間電荷密布于陰極與柵極之間，并于陰極前產(chǎn)生一個(gè)勢(shì)壘。電子槍從設(shè)計(jì)上保證在20kV～30kV范圍內(nèi)工作時(shí)，陰極電子有足夠的能量克服這個(gè)勢(shì)壘發(fā)射出來(lái)，最后形成穩(wěn)定的"飽和"束流。但在低電壓操作時(shí)，陰極發(fā)射的許多電子能量低，不足以越過(guò)這個(gè)勢(shì)壘而又返回陰極，這個(gè)空間電荷效應(yīng)導(dǎo)致電子槍亮度顯若下降，因此不能提供足夠的束流成體，限制了聚焦電子束尺寸不能太小，致使圖像暗，分辨率不高
(2)電子光學(xué)系統(tǒng)差
低電壓操作，當(dāng)加速電壓E.<5kV時(shí)，必須考慮電磁透鏡色差的影響。從色差公式dc-(△E/Eo)C.a可知，假定色差系數(shù)C.和孔徑半角a不變，電子束能量的分散量△E為常規(guī)值3ev,這樣計(jì)算出的dc在2kV時(shí)要比在30kV時(shí)大15倍，而且空間電荷效應(yīng)還會(huì)導(dǎo)致△E顯增加。此時(shí)，色差對(duì)聚焦電子束斑最終尺寸的影響不容忽視，有時(shí)比球差影響還嚴(yán)重，直接造成圖緣分辨率下降。
(3)雜散磁場(chǎng)的影響
低能電子束運(yùn)動(dòng)速度慢，以較長(zhǎng)的時(shí)間穿過(guò)鏡筒，容易受到鏡衙內(nèi)雜散靜電場(chǎng)和磁場(chǎng)的作用。特別是為提高束流而減弱聚光鏡激勵(lì)時(shí)，這種影響更加顯。通常鏡筒內(nèi)部件表面的氧化物和污染層在受到雜散電子轟擊后產(chǎn)生大約1V的表面電位，使低能束電子的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生畸變。另外，當(dāng)光軸附近的零件表面吸附灰塵顆?；蚶w維時(shí)，表面電位不穩(wěn)定，影響更嚴(yán)重，造成聚焦束斑有較大的像散。
空間電荷效應(yīng)和雜散磁場(chǎng)的影響導(dǎo)致了電子槍亮度嚴(yán)重下降和電子光學(xué)系統(tǒng)像差變大，從而限制了圖像分辨率的提高和信噪比的改善
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