扫描电镜的成象过程以及二次电子

扫描电子显微镜（SEM）的成像原理与电视摄像机和显示器的工作过程相似。在SEM中，扫描发生器产生的扫描信号同时控制电子束在样品上的扫描路径和显示器上电子束的扫描路径。这种同步扫描确保了样品上的每个点（物点）与显示器荧光屏上的相应点（象点）在时间上一一对应。

样品上的物点在电子束的作用下产生的信号被检测器实时检测到，并通过视频放大器放大，进而控制显示器上相应象点的亮度。这样，荧光屏上的象点亮度就根据样品上物点产生的信号强度进行调制，形成了与样品性质相关的图像。这是一种逐点按时间顺序成像的方式，可以利用电子束与样品相互作用产生的各种信息作为调制图像的信号。

分辨本领


在SEM中，分辨本领是指清晰区分样品上两个点或两个细节之间的最小距离的能力。这主要取决于电子束在样品上的束斑大小。使用普通钨丝电子枪的SEM分辨本领通常在6.0到3.5纳米之间，而使用场发射电子枪的SEM可以达到1.0纳米。需要注意的是，实际的分辨本领不仅取决于仪器的状态，还与操作技术密切相关。上述数值是在最佳状态下，观察特殊样品的二次电子图像时得到的极限值，而通常使用时的分辨本领会低于这个值。


扫描电镜的多种用途

扫描电镜的多种用途很大程度上基于电子束在样品中经受的各种相互作用，这些相互作用可以分为两类：


1. 弹性作用：这种作用可以改变电子束在样品中的路径，但不会引起能量的明显变化。

2. 非弹性作用：这种作用会导致能量转移到固体中，伴随着能量的传递和转换，产生各种信号，如背散射电子、二次电子、特征和连续X射线、俄歇电子和各种能量的光子。原则上，所有这些相互作用都能提供有关样品性质的信息，包括形状、组成、晶体结构、电子结构和内部电场或磁场等。

为了方便大家对材料进行深入的失效分析及研究，金鉴实验室具备Dual Beam FIB-SEM业务，包括透射电镜( TEM)样品制备，材料微观截面截取与观察、样品微观刻蚀与沉积以及材料三维成像及分析等。

二次电子


二次电子是由入射电子与样品表面松散的外层电子发生非弹性散射产生的。在这一过程中，入射电子损失能量，而外层电子获得足够的能量脱离原有轨道。如果这些二次电子在样品表面附近产生，并且其能量大于表面势能（2-6eV），它们就有很大可能性从表面逃逸出来并被探测到。然而，如果它们在样品表面以下



100Å的地方产生，它们通常被样品吸收，逃逸的可能性很小。因此，二次电子信号主要反映样品表面以下100Å的薄层区域的情况，是SEM主要的观察和分析对象。


扫描电子显微镜（SEM）的成像原理与电视摄像机和显示器的工作过程相似。在SEM中，扫描发生器产生的扫描信号同时控制电子束在样品上的扫描路径和显示器上电子束的扫描路径。这种同步扫描确保了样品上的每个点（物点）与显示器荧光屏上的相应点（象点）在时间上一一对应。

二次电子的收集


二次电子的检测是扫描电子显微镜（SEM）成像过程中的关键步骤。这些电子是由入射电子与样品表面相互作用产生的，并且携带着有关样品表面特性的信息。整个过程中，二次电子的检测和成像是实现高分辨率表面分析的关键技术，使得SEM成为材料科学、生物学和纳米技术等领域的重要研究工具.