导电性较差的材料，如陶瓷、β-环糊精、二氧化硅、细菌等，在使用蔡司扫描电镜对其微观结构进行表征和分析时，往往会出现非常严重的带电现象，导致畸变图像中的对比度异常、变形或样品漂移。这是因为在扫描电镜中，当电子束连续轰击样品时，入射电子的电流等于二次电子电流、背散射电子电流和样品接地电流与充电电流之和。
对于导电性好的样品，入射电子束产生的带电电荷通过地面传导走，不存在表面带电现象。对于导电性差的样品，接地电流几乎为零。当样品表面产生的二次电子和背散射电子之和小于入射电子数时，样品表面处于负电位，电子在负电场的作用下被加速，更多的电子被探测器接收，二次电子图像发光。当样品表面产生的二次电子和背散射电子的总和大于入射电子的数量时，样品表面处于正电位，正电场会将电子吸引回样品中，减少探测器接收到的电子数量。二次电子像有局部变黑现象。如图1a所示，利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）拍摄了非导电碳纤维的形貌。在10kV的加速电压下，样品出现了非常严重的充电现象，图像显示局部变亮，同时变黑。
图1 不同加速电压下碳纤维形貌的场发射扫描电镜观察a）10kV，b）5kV，c）2kV的电压和电流的电压
目前，缓解带电现象最常用的方法是通过离子溅射或蒸发在样品表面沉积或镀上一层相对均匀、细腻的金属层，从而增加样品的导电性。但是，这种方法仍然不能有效地解决样品的带电现象问题，也可能掩盖了样品的真实结构。场发射扫描电子显微镜具有良好的发射电流稳定性和优良的低压图像质量。一般情况下，加速度电压范围从1kV到30kV不等，可分步或连续调节。加速电压的高低决定了入射电子束能量的高低，从而影响入射电子的扩展范围。采用低加速电压，由于电子束的能量低，作用范围小，激发的二次电子能量小，不仅可以减少对样品的损伤，而且可以有效地减少样品表面的电荷，更适合观察非导电样品。
以上述碳纤维为例，将加速电压降低到5kV时，充电现象明显减少（图1b），进一步降低加速电压至2kV时，充电现象基本消除（图1c）。同时，当使用低加速电压时，入射电子与样品之间的相互作用深度较浅，而激发的二次电子主要来自样品入射区的极表层，更有利于观察样品的浅表面结构，对样品的损伤较小。
