1. 工作原理??

掃描電子顯微鏡(SEM)利用高能電子束與樣品表面相互作用，通過收集產(chǎn)生的各種信號來形成高分辨率的表面形貌和成分信息。其核心工作流程如下：

1. ??電子束產(chǎn)生??：

   • 由電子槍(熱發(fā)射或場發(fā)射)發(fā)射高能電子(通常 ??0.1–30 keV??)。
   • 電子束經(jīng)電磁透鏡系統(tǒng)聚焦成極細(xì)的探針(可小至 ??1 nm??)。

2. ??掃描與樣品相互作用??：

   • 電子束在掃描線圈控制下逐點掃描樣品表面。
   • 入射電子與樣品原子相互作用，產(chǎn)生多種信號：
     • ??二次電子(SE)??：低能電子(<50 eV)，主要反映樣品表面形貌。
     • ??背散射電子(BSE)??：高能電子，攜帶成分(原子序數(shù))信息。
     • ??X射線(EDS)??：用于元素成分分析。

3. ??信號檢測與成像??：

   • 探測器(如 ??Everhart-Thornley 探測器??)收集二次電子或背散射電子。
   • 信號經(jīng)放大后轉(zhuǎn)換為電信號，同步顯示為掃描區(qū)域的灰度圖像。

??2. 成像機(jī)制??

SEM 的成像機(jī)制主要依賴 ??二次電子(SE)?? 和 ??背散射電子(BSE)?? 兩種信號：

??(1)二次電子成像(表面形貌)??

• ??信號來源??：電子束激發(fā)樣品表層(~10 nm 深度)的二次電子。
• ??成像特點??：
  • 高分辨率(可達(dá) ??0.4 nm??，場發(fā)射SEM)。
  • 對表面凹凸敏感，形成立體感強(qiáng)的形貌圖像。
  • 適用于觀察納米結(jié)構(gòu)、生物樣品、材料表面缺陷等。

??(2)背散射電子成像(成分對比)??

• ??信號來源??：電子束與樣品深層(~1 μm)原子核碰撞后反射的高能電子。
• ??成像特點??：
  • 亮度與原子序數(shù)(Z)相關(guān)(??Z 越高，信號越強(qiáng)??)。
  • 用于區(qū)分不同元素區(qū)域(如金屬顆粒分布在聚合物中)。

??(3)其他成像模式??

• ??EDS 能譜分析??：通過檢測特征 X 射線，實現(xiàn)元素定性和定量分析。
• ??陰極熒光(CL)??：用于半導(dǎo)體、礦物等材料的發(fā)光特性研究。

??3. 技術(shù)優(yōu)勢與局限??