SEM二次电子成像和背散射电子成像

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SEM和TEM的区别

SEM和TEM的区别
1、SEM样品收集的有二次电子和背散射电子，二次电子用于表面成像，背散射用于不同平均原子量之间的像，就是电子打在样品上，激发出来的二次电子和背散射电子被收集而成的像. TEM是透射电镜，它可以表征样品的质厚衬度，也可以表征样品的内部晶格结构。

投射电镜的分辨率比扫描电镜要高一些。

2、SEM金相试样即可，TEM则要求试样必须有很薄的薄区，20~40μm。

SEM 样品普通的金相样品就可以拿去做，而TEM样品观察的部分必须减薄到100nm 厚度以下，一般做成直径3mm的片，然后去做离子减薄，或双喷。

SEM对样品唯一的要求就是导电，如果不导电就要喷碳或者喷金；TEM可以直接观察不导电的样品。

以上这两种方法，都要求样品无磁性，要是有磁性会对结果产生一定的影响。

从原理上说SEM是接受二次电子或者是背散射电子
TEM接收的是透射电子
SEM主要观察形貌，图片的立体感强
TEM对于很薄的样品也可以看形貌（景深较小），其主要观测的是衍射电子图和晶格像（高分辨）
简单的说SEM只能观测形貌（当然背散射像也能大概看出轻重元素分布）TEM可以测定结构。

扫描电子显微镜之--二次电子SE背散射电子BSE特征X射线

扫描电子显微镜开展的核心任务，是追求对各种固体材料外表的高分辨形貌观察。

形貌图像采用二次电子信号进展成像，图像分辨率和放大倍数连续可调，大景深，立体感强是其根本特色。

然而实现扫描电镜的商品化，从扫描电镜发明和开展历史上看，自1935年Knoll研究二次发射现象，偶然观察到靶材的形状，到1965年商品化扫描电镜的推出，经历了30年。

这期间对于扫描电镜成像信号的认识和利用是一个不断探索的试验研究过程。

对成像信号进展深入研究，不断改良仪器性能，最后对成像信号理论有了全面认识，改良提升了了关键技术，图像分辨率有了显著提高，扫描电镜才得以以商品化的形式突飞猛进的开展。

通过不断对电子光学电子枪，电磁透镜，以与信号探测与成像信号系统的改良，扫描电镜的分辨率虽然已经达到了很高水平，但距离电子光波的分辨率限度，还有非常大的开展空间。

2010年报道，科学家已经研制出可以用在场发射电子枪上的六硼化镧针尖，据科学家介绍，这有望使得扫描电镜分辨能力有一个飞跃性提高。

如果说对于电子束样品作用区发射信号的本质认识，开展和完善了扫描电镜性能和附属装置和装备。

那么对于扫描电镜电镜应用者，对于不同信号与物质信息相互机制的深入认识，也是非常必要。

扫描电子显微镜分析系统结构一、二次电子与成像机制原理定义：从样品中出射的能量小于50ev的电子。

成因：二次电子是由于高能束电子与弱结合的导带电子相互作用的结果，这个相互作用的过程制造成几个电子伏的能量转移给导带电子，所引起的二次电子能量分布，在3-5ev处有一个数量峰值，当能量增加时，分布陡降。

二次电子的出射深度：5-50nm二次电子产额δ= Ise/Ibeam1)、二次电子的产额与样品外表几何形貌〔电子束入射角度〕关系二次电子逃逸深度d与电子束产生二次电子的路程δ 〔θ〕∝δ 0 /cosθδ 0为θ=0°时二次电子产额，为常数；θ为入射电子与样品外表法线之间的夹角，θ角越大，二次电子产额越高，这说明二次电子对样品外表状态非常敏感。

SEM(扫描电子显微镜)的原理

SEM(扫描电子显微镜)的原理
SEM是一种通过高能电子束扫描样品表面并利用其所产生的
信号来形成图像的显微镜。

其原理是利用电子束与样品表面交互所产生的各种信号（如二次电子、反射电子、散射电子、背散射电子等）作为样品表面形貌信息的载体，经过放大和成像后形成对样品表面形貌的图像。

具体来说，SEM的主要原理包括：
1. 高能电子束的产生
SEM使用的电子束通常由热阴极或场发射型阴极产生。

电子
从阴极中发射出来后，经过加速管加速到几千伏至数十万伏的高能电子束。

2. 电子束的聚焦
SEM使用电磁聚焦系统将电子束聚焦到非常小的点上，从而
实现高分辨率成像。

聚焦系统通常由多组圆柱形或双凸透镜组成。

3. 样品表面的交互
高能电子束照射样品表面时，会与样品表面相互作用，产生各种不同的信号。

这些信号包括二次电子、反射电子、散射电子、背散射电子等，它们可以提供关于样品表面形貌、成分和结构的信息。

4. 信号的检测和处理
SEM的检测系统通常由二次电子检测器、反射电子检测器、消旋极检测器等多种类型的检测器组成。

这些检测器负责收集和处理样品表面产生的各种信号，经过放大和成像等处理后，成为最终的SEM图像。

综上所述，SEM主要通过高能电子束和样品表面信号的交互来实现图像的成像和分析。

它能够观察到样品表面微观结构的形貌、成分和表面化学性质等信息，具有广泛的应用价值。

扫描电子显微镜(SEM)-介绍-原理-结构-应用

扫描线圈物镜物镜光栏
探头
扫描发生器显像管
视频放大器
光电倍增管
试样
光导管
试样台
扫描电子显微镜主要由以下四个部分组成： 1. 电子光学系统：作用是获得扫描电子束，
作为信号的激发源。 2. 信号收集及显示系统：作用是检测样品在
入射电子作用下产生的物理信号 3. 真空系统：用来在真空柱内产生真空 4. 电源系统：作用是提供扫描电镜各部分所
3.3 背散射电子
背散射（backscattered）电子是指入射电子在样品中受到原子核的卢瑟福散射后被大角度反射，再从样品上表面射出来的电子，这部分电子用于成像就叫背散射成像。背散射分为两大类：弹性背散射和非弹性背散射。弹性散射不损失能量，只改变方向。非弹性散射不仅改变方向，还损失能量。从数量上看，弹性背反射电子远比非弹性背反射电子所占的份额多。背反射电子的产生范围在100nm-1mm深度。
d4
光电倍增管
d3:扫描系统ຫໍສະໝຸດ 试样光导管d4:试样室
试样台
2.1.1 电子枪
电子枪：钨丝成V形，灯丝中通以加热电流，当达到足够温度时(一般操作温度为 2700K),发射电子束。在10-6Torr的真空下，其寿命平均约40—80小时。
电子束光阑孔
2.1.2 电磁透镜
电磁透镜：透镜系统中所用的透镜都是缩小透镜，起缩小光斑的作用。缩小透镜将电子枪发射的直径为30μm左右的电子束缩小成几十埃，由两个聚光镜和一个末透镜完成，三个透镜的总缩小率约为2000~3000倍
03
SEM工作原理
3 扫描电镜成像的物理信号
入射电子轰击样品产生的物理信号
电子束与样品原子间的相互作用是表现样品形貌和内部结构信息的唯一途径。入射电子与样品原子中的电子和原子核会发生弹性碰撞和非弹性碰撞，所产生各种电子信号和电磁辐射信号都带有样品原子的信息，从不同角度反映出了样品的表面形貌、内部结构、所含元素成分、化学状态等。

扫描电镜成像原理

扫描电镜成像原理：用聚焦电子束在试样表面逐点扫描成像。

成像信号可以是二次电子、背散射电子或吸收电子。

其中二次电子是最主要的成像信号。

由电子枪发射的电子，经过二级聚光镜及物镜的缩小形成具有一定能量、一定束流强度和束斑直径的微细电子束，在扫描线圈驱动下，于试样表面按一定时间、空间顺序作栅网式扫描。

聚焦电子束与试样相互作用，产生二次电子发射（以及其他物理信号），二次电子发射量随试样表面形貌而变化。

二次电子信号被探测器收集转换成电信号，经视频放大后输入到显像管栅极，调制与入射电子同步扫描的显像管亮度，得到反映试样表面形貌的二次电子像。

四、色质联用技术优点：结合了色谱分离和定量以及质谱定性分析的优点。

近乎通用的响应，低检出限，化合物结构测定。

1、气相色谱质谱联用气质联用仪是分析仪器中较早实现联用技术的仪器。

在所有联用技术中气质联用GC-MS）发展最完善，应用最广泛。

目前从事有机物分析的实验室几乎够把GCMS作为主要的定性确认手段之一。

气质联用与气相色谱的区别•GC-MS方法的定性参数增加，定性可靠。

•GC-MS检测灵敏度远高于气相的其他检测器。

•GC-MS可采用选择离子分离气相上不能分离的化合物，降低噪音提高信噪比。

•一般经验来说质谱仪器定量不如气相色谱。

但是采用同位素稀释和内标等技术GC-MS可以达到较高精度的定量分析。

谱库检索技术随着计算机的发展，人们将标准电离条件下（EI源，70eV）大量纯化合物的标准质谱图存在计算机内生成质谱谱库。

实际工作中得到的未知物的质谱图可以和谱库中的质谱图按照一定的程序进行比较，将相似度高化合物检出。

这大大优化和减少了人工的工作量。

2、液相色谱质谱联用•真空度匹配：现有商品化的液质联用仪器都设计增加了真空泵的抽速，并采用分段多级抽真空的方法来满足质谱的要求。

•接口技术：HPLC的质量流量比常规质谱所能处理的流量高2-3个数量级如何在不分解的情况下蒸发非挥发性及热不稳定性的物质3、色质联用技术的应用气质联用（GC-MS）的应用领域：气质联用已经成为有机化合物常规检测中的必备工具。

扫描电镜成像原理

扫描电镜成像原理扫描成像原理如下图所示，电子枪1（钨丝枪或LaB6枪或场发射枪等）发射一束电子，这就是电子源，其最少截面的直径为d0，对钨丝枪而言大约为20～50μm （场发射枪大约为10～20nm ) ，这个小束斑经3 和5 两级聚光镜进一步缩小几百倍，最后再经物镜缩小并聚焦在样品面上，这时束斑10 直径最小可到3～6nm （约小于扫描电镜的分辨本领），电子束打在样品上，就产生上节所述的各种信号。

二次电子和背散射电子信号是最常用的两种信号，尤其是二次电子。

信号由接收器取出，经光电倍增器和电子放大器放大后，作为视频信号去调制高分辨显示器的亮度，因此显示器上这一点的亮度与电子束打在样品上那一点的二次电子发射强度相对应。

由于样品上各点形貌等各异，其二次电子发射强度不同，因此显示器屏上对应的点的亮度也不同。

用同一个扫描发生器产生帧扫和行扫信号，同时去控制显示的偏转器和镜筒中的电子束扫描偏转器，使电子束在样品表面上与显示器中电子束在荧光屏上同步进行帧扫和行扫，产生相似于电视机上的扫描光栅。

这两个光栅的尺寸比就是扫描电镜的放倍数。

在显示器屏幕光栅上的图像就是电子束在样品上所扫描区域的放大形貌像。

图像中亮点对应于样品表面上突起部分，暗点表示凹的部分或背向接收器的阴影部分。

由于显示器屏幕上扫描尺寸是固定的，如14in(1in= 25.4mm）显示器的扫描面积是267×200mm2，在放大倍数为十万倍时样品面上的扫描面积为2.67×2 μm2如放大倍数为20 倍时，则为13.35×10mm2。

因此改变电子束扫描偏转器的电流大小，就可改变电子束在样品上的扫描尺寸，从而改变扫描电镜的放大倍数。

扫描电镜的分辨本领一般指的是二次电子像的空间分辨本领，它是在高放大倍数下，人们能从照片中分清两相邻物像的最小距离。

通常是用两物像边缘的最小距离来计算。

但照片放大近十万倍后，边缘轮廓往往不十分清晰敏锐，难以测量准确。

扫描电镜

分辨率和放大倍数
分辨率：能分辨出的两点间的最小距离；放大倍数就是显示的尺寸比实际的尺寸，即：
M=Lob/Lreal 工作距离、景深和分辨率的关系：
在相同的加速电压下，工作距离越长，景深越大，分辨率越低；反之亦然。
扫描电镜具有以下特点：
景深长视野大：在相同放大倍数的情况下，扫描电镜的景深比光学显微镜大几百倍，比透射电镜大几十倍，所以扫描电镜图像有极强的立
体感，可以观察样品的三维立体结构；
样品制备简单：可以直接观察大块厚样品，不需切片等样品处理；分辨率高；
样品信息丰富：不同检测器分别接受不同的信号，可以得到相应的图
像，对样品的表面形貌、成分和结构进行观察和分析。
三、扫描电镜配置
电子光学系统由电子枪、电磁透镜、扫描线圈和样品室等部件组成。
这种现象称为荷电效应。减少荷电效应的方法：喷金、喷碳、低真空、冷场电镜、低加速电压等。
损伤：1)真空损伤，生物样品从大气中放入真空中，产生真空损伤；2)
电子束损伤，电子束的能量引起照射点的局部加热等，造成样品破裂或局部漂移。
较少损伤常用方法：降低加速电压及较小的电子束流，加厚喷镀金属膜。
边缘效应：在凸起的边缘，由于扩大了电子作用区的裸露表面，而使二次电子产率有明显增大。在图像上这些区域特别亮，造成不自然的反差，可通过降低加速电压的方法来减轻边缘效应。
BSE
SE
SE Z
SE
sample
nm-1 μm深度
背散射电子束成像分辨率一般为 50-200 nm 。
背散射电子成像(Back-scattered electrons imaging, BSE)
背散射电子产率随原子序数的增加而增加，利用背散射电子作为成像信号不仅能分析形貌特征，也可以用来显示原子序数衬度，定性进行成分分析。

背散射电子成像及应用

背散射电子成像及应用背散射电子成像（backscattered electron imaging）是一种常见的扫描电子显微镜（scanning electron microscopy，SEM）成像技术。

它利用材料中高能电子与原子核及原子轨道电子的相互作用，测量电子的散射信息，从而形成图像。

在背散射电子成像中，电子束垂直入射样品表面，经过与样品中原子核和轨道电子的散射后，部分电子返回到探测器中，形成成像。

与传统的二次电子成像技术相比，背散射电子成像具有一些独特的优势，使得它在材料科学、地质学、生物医学等领域得到广泛应用。

背散射电子成像的原理可以简单地理解为样品中不同原子核和轨道电子与高能电子发生的库仑散射作用。

由于不同原子核和电子的散射截面不同，背散射电子成像可以提供关于样品微观结构和化学成分的信息。

一般而言，原子序数较大的元素散射截面较大，因此在背散射电子图像中呈现较明亮的灰度。

背散射电子成像在样品表面和界面的成像效果较好，因此常用于表面形貌观察、颗粒分析、材料组成分析等。

背散射电子成像在材料科学中有广泛的应用。

它可以用于观察材料的晶界、颗粒尺寸和形貌等微观结构信息，从而帮助研究人员理解材料的物理性质和力学行为。

例如，在金属材料中，通过背散射电子成像可以观察到晶界活动、相变过程等；在陶瓷材料中，可以研究样品的致密度、晶化度等性能参数。

此外，背散射电子成像还可以用于观察纳米材料的形貌和分布情况，为纳米材料的制备和应用提供重要的信息。

在地质学中，背散射电子成像被广泛应用于岩石和矿物的研究。

例如，利用背散射电子成像可以观察岩石中不同矿物的分布、成分和形貌，从而推断岩石的成因和演化过程。

背散射电子成像还可以用于观察地球内部物质的相变过程，研究地球动力学和地球内部的物质循环。

在生物医学中，背散射电子成像也被广泛应用于细胞、组织的研究。

例如，背散射电子成像可以用于观察细胞的超微结构，如细胞核、细胞器和细胞内的蛋白质分布等。

SEM二次电子成像和背散射电子成像

扫描电镜二次电子及背散射电子成像技术扫描电镜成像主要是利用样品表面的微区特征，如形貌、原子序数、化学成分、晶体结构或位向等差异，在电子束作用下产生不同强度的物理信号，使阴极射线管荧光屏上不同的区域呈现出不同的亮度，从而获得具有一定衬度的图像，常用的包括主要由二次电子(SE，secondary electron)信号所形成的形貌衬度像和由背散射电子(BSE, backscattered electron)信号所形成的原子序数衬度像。

1. 二次电子(SE)像—形貌衬度二次电子是被入射电子轰击出的原子的核外电子，其主要特点是：(1)能量小于50eV ，在固体样品中的平均自由程只有10～100nm，在这样浅的表层里，入射电子与样品原子只发出有限次数的散射，因此基本上未向侧向扩散；(2)二次电子的产额强烈依赖于入射束与试样表面法线间的夹角a , a大的面发射的二次电子多，反之则少。

根据上述特点，二次电子像主要是反映样品表面10 nm左右的形貌特征，像的衬度是形貌衬度，衬度的形成主要取于样品表面相对于入射电子束的倾角。

如果样品表面光滑平整（无形貌特征），则不形成衬度；而对于表面有一定形貌的样品，其形貌可看成由许多不同倾斜程度的面构成的凸尖、台阶、凹坑等细节组成，这些细节的不同部位发射的二次电子数不同，从而产生衬度。

二次电子像分辨率高、无明显阴影效应、场深大、立体感强，是扫描电镜的主要成像方式，特别适用于粗糙样品表面的形貌观察，在材料及生命科学等领域有着广泛的应用。

2. 背散射电子(BSE)像—原子序数衬度背散射电子是由样品反射出来的初次电子，其主要特点是：(1)能量高，从50eV到接近入射电子的能量，穿透能力比二次电子强得多，可从样品中较深的区域逸出(微米级)，在这样的深度范围，入射电子已有相当宽的侧向扩展，因此在样品中产生的范围大；(2) 被散射电子发射系数η随原子序数Z的增大而增加，如下图所示。

由以上特点可以看出，背散射电子主要反映样品表面的成分特征，即样品平均原子序数Z大的部位产生较强的背散射电子信号，在荧光屏上形成较亮的区域；而平均原子序数较低的部位则产生较少的背散射电子，在荧光屏上形成较暗的区域，这样就形成原子序数衬度（成分衬度）。

扫描电镜二次成像原理

扫描电镜二次成像原理一、电子束与样品相互作用扫描电镜的成像原理基于电子束与样品之间的相互作用。

当电子束打到样品上时，会与样品原子发生碰撞，产生多种信号。

这些信号包括散射的电子、透射的电子、X射线等，每种信号都携带了样品的不同信息。

二、信号收集与处理扫描电镜中设有多种探测器，用于收集各种信号。

如二次电子探测器用于收集二次电子，背散射电子探测器用于收集背散射电子。

这些探测器将收集到的信号转换为电信号，再经过放大、处理和数字化，最终形成图像。

三、图像显示与记录经过处理的信号被送到图像显示系统，将电信号还原为图像。

现代的扫描电镜通常配备高分辨率显示器，能够实时展示样品的微观形貌。

同时，图像也可以被记录下来，以便后续的分析和处理。

四、二次电子成像二次电子是指被激发的样品原子逸出的电子。

由于二次电子的产额与样品表面的形貌密切相关，因此通过收集和分析二次电子可以获取样品表面的形貌信息。

这是扫描电镜中最为常用的成像方式。

五、背散射电子成像背散射电子是指被样品反射后偏离原束线的电子。

与二次电子相比，背散射电子受到样品原子序数的影响较大，因此可以用于显示样品中元素的分布。

六、X射线能谱分析当电子束打到样品上时，除了产生电子信号外，还会产生X射线。

通过对X射线能谱的分析，可以确定样品中元素的种类和含量。

因此，X射线能谱分析是扫描电镜的一个重要功能。

七、图像分辨率与对比度扫描电镜的图像分辨率一般在数纳米至数十纳米之间，受多种因素的影响，如电子束直径、探测器的分辨率等。

对比度是指图像中不同区域间的明暗差异，对于显微观察至关重要。

影响对比度的因素有样品表面的形貌、组成等。

提高对比度的方法包括改变样品的倾斜角度、选择合适的成像模式等。

八、样品制备与处理为了获得清晰的显微图像，需要对样品进行适当的制备和处理。

这包括切割、抛光、蚀刻等步骤，以便去除表面的杂质和损伤，并突出样品的特定特征。

在样品制备过程中需注意保持样品的原始状态，避免引入新的污染或损伤。

SEM

第二节扫描电镜成像类型及特点
扫描电镜的功能是使一束细聚焦的高能电子束照射试样，检测由样品发出的各种信息，将这些信息以图象或图谱的形式显示于终端记录设备上。每种信息从样品出射的空间范围，是决定扫描图象空间分辨能力的最重要因素。不同信息产生的空间范围是不同的，见如下图(液滴模型)所示：俄歇电子的发射深度最浅<20 Å, 二次e 次之<100 Å;背散射 e 较深，而特征X射线的发射体积和深度均最大。
③BSE能量较高，离开样品表面后沿直线轨迹运动，只能检测直接射向检测器的BSE、信号强度低；背向检测器的那些区域产生的BSE不能到达检测器，在图象上形成阴影，掩盖了这部分细节，所以一般不用BSE显示形貌衬度。 ④粗糙表面的原子序数衬度往往被形貌衬度所掩盖, 为了区别BSE像中的形貌衬度和原子序数衬度, 采用新型半导体电子探测器。它是由装在样品上方的一对硅半导体组成, 对原子序数而言, 两侧检测器接收的BSE信号强度是一样的, 对形貌来说则是互补的, 利用电路上的加法处理可使原子序数信号放大、消除形貌信号, 减法处理, 则能使形貌信号放大, 消除原子序数的影响。此外，特征X射线、吸收电子、俄歇电子也可以形成原子序数衬度像。
4．图象显示和记录系统两套完全同步的阴极射线管，一个用来观察，一个用来照相。 5．真空系统 10-4—10-5乇(mmHg)的真空度，确保电子光学系统正常工作，防止样品污染，灯丝氧化，高压放电，电子束与气体分子碰撞而发散。 6．电源系统扫描电镜也象透射电镜一样,需配备稳压、稳流及相应的完全保护电路(停水、断电则自动关闭高压)。
不同：WDS是由电子枪产生电子束照射样品激发特征X射线,测分光晶体的位置l λ Z，为微区分析技术； XRF是由X射线管产生X射线照射样品产生二次特征X射线，测分光晶体的角度位置2θ λ Z，为体分析技术。 ②基本公式(和电子衍射比较) 波谱仪

电镜的基本原理(2)扫描电镜

• 工作距离的选择：
从物镜对样品的距离称为工作距离(WD)，一般扫描电镜的工作距离是在5～40mm之间。在高分辨率工作时，希望提高分辨率，要求获得较小的束斑，就必须使用短焦距的强磁物镜。因为强磁透镜像差小，从而能获得较小的束斑。而强透镜的焦距小，就要求小的工作距离，如 WD=5mm。在低倍观察时，样品凹凸不平，要求图像有较大的焦深，则要使用大的工作距离，如WD=40mm。
察用拉扫伸描情电况镜观
喷金的样品
扫描电子显微镜的工作内容
微区形貌观测
①二次电子像可得到物质表面形貌反差的信息，即微观形貌像。 ②背反射电子像可得到不同区域内平均原子序数差别的信息，即组成分布像。 ③X射线元素分布像可得到样品表面元素及其X射线强度变化的分布图像。
• 聚光镜电流的选择:
在扫描电镜中聚光镜的作用是缩小束斑直径。聚光镜电流增大，透镜变强，聚光作用也大，束斑直径变小，则图像分辨率提高，但是，束流变弱，结果信号变弱，信噪比降低，噪音影响大，图像质量下降。因此，在要求高分辨率工作时；使用大的聚光镜电流。在低倍工作时用小聚光镜电流，以减少噪音影响。
◆ ◆ 溶剂刻蚀是用某些溶剂选择溶解高聚物材料
中的一个相，而暴露出另一相的结构。
六、扫描电镜的观察条件
• 加速电压效应：
加速电压越低，扫描图像的信息越限于表面，图像就越能反映表面真实面貌。加速电压越低，荷电效应越小，使图像质量改善，灰度层次丰富而且电子束造成的损伤也减弱。但加速电压越低，样品表面对于污染变得更敏感。加速电压扰也较少，故合适于高倍工作。
衬度
表面形貌衬度原子序数衬度
表面形貌衬度
表面形貌衬度主要是样品表面的凹凸(称为表面地理)决定的。一般情况下，入射电子能从试详表面下约5nm厚的薄层激发出二次电子，加速电压大时会激发出更深层内的二次电子，从而面下薄层内的结构可能会反映出来，并更加在表面形貌信息上。

扫描电镜中二次电子像特点

扫描电镜中二次电子像特点
SEM的成像过程中主要有三种信号：二次电子、背散射电子、特征X射线
二次电子可以反应样品表面的形貌特征，特征X射线可以反应样品表面元素分布，背散射电子则既反映了试样的表面形貌也给出了试样的化学成分信息。

下面我们介绍一下二次电子：
1）二次电子的成像过程：在SEM中，二次电子被二次电子检测器所收集。

常用检测器由收集栅、闪烁体、光导管、光电倍增管和前置放大器所组成。

闪烁体的表面喷镀铝层，并加上12kV左右的电压。

样品受激发产生二次电子后，通过收集栅的电子被该电压加速而入射闪烁体。

电子轰击闪烁体，电子的动能转化为光能，闪烁体发光。

光能经过光导管照射于光电倍增管上，光信号转变为电信号，送入前置放大器放大，就呈现出我们看到的图像。

2）二次电子具有两个非常宝贵的特点，使得它可以适合用来进行形貌衬度成像：
①对于二次电子成像而言，第一个难能可贵的特点在于，二次电子的产额随着样品表面的起伏程度不同而变化。

通常来讲，表面起伏越大，越陡峭，二次电子的产生越多。

在屏幕图像上反映就是越亮，所以就形成了明暗不同的形貌图像。

②可能有人会问：二次电子随着表面起伏而产额不一样，那么二次电子会不会被凸起挡住？探头的安装方向如何选择呢？这个问题可以被它的第二个特点所改善：
二次电子是低能量电子，在收集栅的作用下可呈曲线轨迹进入检测器，翻越表面形貌造成的屏障。

所以试样表面的凸起和凹陷区域被激发出的二次电子都能进入检测器，得到的效果就是样品是从各个方向被照亮了，这是二次电子适合用来成像的另一个巨大优点。

SEM二次电子成像和背散射电子成像

扫描电镜两次电子及背集射电子成像技能之阳早格格创做扫描电镜成像主假如利用样品表面的微区特性，如形貌、本子序数、化教身分、晶体结构或者位背等好别，正在电子束效率下爆收分歧强度的物理旗号，使阳极射线管荧光屏上分歧的地区浮现出分歧的明度，进而赢得具备一定衬度的图像，时常使用的包罗主要由两次电子(SE，secondary electron)旗号所产死的形貌衬度像战由背集射电子(BSE, backscattered electron)旗号所产死的本子序数衬度像.1. 两次电子(SE)像—形貌衬度两次电子是被进射电子轰打出的本子的核中电子，其主要特性是：(1)能量小于50eV ，正在固体样品中的仄衡自由程惟有10～100nm，正在那样浅的表层里，进射电子与样品本子只收出有限次数的集射，果此基础上已背侧背扩集；(2)两次电子的产额热烈依好于进射束与试样表面法线间的夹角a , a大的里收射的两次电子多，反之则少.根据上述特性，两次电子像主假如反映样品表面10 nm安排的形貌特性，像的衬度是形貌衬度，衬度的产死主要与于样品表面相对付于进射电子束的倾角.如果样品表面光润仄坦（无形貌特性），则没有产死衬度；而对付于表面有一定形貌的样品，其形貌可瞅成由许多分歧倾斜程度的里形成的凸尖、台阶、凸坑等细节组成，那些细节的分歧部位收射的两次电子数分歧，进而爆收衬度.两次电子像辨别率下、无明隐阳影效力、场深大、坐体感强，是扫描电镜的主要成像办法，特地适用于细糙样品表面的形貌瞅察，正在资料及死命科教等范畴有着广大的应用.2. 背集射电子(BSE)像—本子序数衬度背集射电子是由样品反射出去的初次电子，其主要特性是：(1)能量下，从50eV到交近进射电子的能量，脱透本收比两次电子强得多，可从样品中较深的地区劳出(微米级)，正在那样的深度范畴，进射电子已有相称宽的侧背扩展，果此正在样品中爆收的范畴大；(2) 被集射电子收射系数η随本子序数Z的删大而减少，如下图所示.由以上特性不妨瞅出，背集射电子主要反映样品表面的身分特性，即样品仄衡本子序数Z大的部位爆收较强的背集射电子旗号，正在荧光屏上产死较明的地区；而仄衡本子序数较矮的部位则爆收较少的背集射电子，正在荧光屏上产死较暗的地区，那样便产死本子序数衬度（身分衬度）.与两次电子像相比，背集射像的辨别率要矮，主要应用于样品表面分歧身分分集情况的瞅察，比圆有机无机混同物、合金等.如上图所示，正在铅/锡合金样品的两次电子图像上，可瞅察到表面起伏的形貌疑息；正在被集射电子图像中，可瞅察到分歧组分的分集情况，正在铅(本子序数为82)富集的地区明度下，而锡(本子序数为50)富集的地区相对付较暗.。

扫描电镜(SEM)是如何检测样品信息的

扫描电镜（SEM）是如何检测样品信息的发布者：飞纳电镜扫描电镜（SEM）是一种用途广泛的科学仪器，它可以根据用户的需求提供样品不同类型的信息。

在这里我们将阐述在扫描电镜（SEM）中产生的不同类型的电子，它们是如何被检测出来的，以及它们可以提供的信息等。

电子显微镜是通过电子束来成像的。

在图1中，您可以看到电子与物质相互作用所产生的各种信号，所有这些不同类型的信号携带着关于样品的不同的有用信息，由电子显微镜的操作人员根据需要选择接收的信号。

例如在透射电镜（TEM）中，正如它的名字所示，检测到的信号是透过样品的电子，会提供样品内部结构的信息。

在扫描电镜（SEM）下，通常需要检测两种类型的信号：背散射电子（BSE）和二次电子（SE）。

图1：电子与物质相互作用区域，产生不同类型的信号背散射电子的成像（BSE）这种类型的电子来源于相互作用体积内的一个宽广区域。

它们是入射电子与物质原子弹性碰撞的结果，这导致了入射电子轨道的变化。

可以把入射电子与物质原子碰撞看作是所谓的“台球”模型，小粒子（入射电子）与较大的粒子（原子）相撞。

较重的原子比轻原子更容易散射电子，从而产生更强的信号（图2），因此背散射电子到达探测器的数量与物质的原子序数成正比。

这种背散射电子（BSE）数量对原子序数的依赖帮助我们区分不同的成分区域，提供了样本成分组成信息的成像。

此外，BSE图像还可以提供关于样品晶相、形貌和磁场等有价值的信息。

图2：a）铝/ 铜样品的SEM图像，b），c）电子束与铝和铜相互作用的简化图解。

铜原子（更高的原子序数）与较轻的铝原子相比，将更多的入射电子散射到探测器上，因此在SEM 图像中看起来更亮。

最常见的BSE探测器是包含p-n结的固态探测器，其工作原理是利用逸出样品后被探测器吸收的背散射电子产生的电子空穴对为基础。

这些电子空穴对的数量取决于背散射电子的能量。

p- n结连接到两个电极上，其中一个电极吸引电子，另一个吸引空穴从而产生电流，电流大小取决于所吸收的背散射电子的数量。