除了需要极细的电子束，扫描电镜图像的获得还需要高效的二次电子探测器。“现在主流的扫描电镜大多采用半磁浸没式或者全浸没式透镜技术，也就是将探测器装到电磁透镜上方，利用磁场力的作用来收集二次电子。”曾毅说。

分辨率较低的钨丝灯扫描电镜的探测器一般位于电磁透镜和样品之间。在这种情况下，探测器和样品的距离就比较近，样品和透镜的距离（工作距离）就比较远。事实上，扫描电镜的图像分辨率与工作距离密切相关，距离长会导致图像分辨率降低，而距离近则能提高图像分辨率。

为了提高扫描电镜的图像分辨率，就要尽可能地缩短样品和透镜之间的距离，采用的方法就是把探测器往电磁透镜上方移。这样，工作距离就可以缩得很短。2000年以后，工作距离更短、图像分辨率更高的场发射扫描电镜应运而生，并成为主流产品。而目前主流场发射扫描电镜都采用半浸没式或全浸没式电磁透镜，也就是将探测器装在电磁透镜上方或者里面。 

探测器在样品和电磁透镜之间的钨丝灯扫描电镜设计简单，利用电场的作用来探测二次电子，只需要在探测器的前端加一个正电压，探测器就可以将二次电子“吸过去”，收集起来。而场发射扫描电镜将探测器装到电磁透镜里面以后，虽然样品和透镜的距离拉近，但是探测器和样品的距离却变得更远了，收集二次电子的效率就会大大降低。

“此时仅仅靠在探测器前端加正电压吸引二次电子的方法就行不通了，需要借助磁场力作用将二次电子吸到电磁透镜内部。场发射扫描电镜如何利用磁场力的作用将二次电子高效地吸到电磁透镜内，在提高采集效率这一点上，我们需要有所突破。”曾毅说。