电子束与样品的相互作用
当高能电子束轰击样品表面时，会产生多种信号。其中最重要的是两类电子信号：
- 二次电子（Secondary Electrons, SE）
- 背散射电子（Backscattered Electrons, BSE）
二次电子（SE）
产生机制
二次电子是样品原子中的外层电子被入射电子撞击后逸出产生的。它们的能量很低（通常 < 50 eV），只能从样品表面几纳米的深度逃逸。
成像特点
- 高表面灵敏度：由于逃逸深度极小，SE 图像反映样品表面的形貌
- 高分辨率：SE 信号来自极小的作用区域，可达到纳米级分辨率
- 立体感强：边缘效应使形貌对照非常显著
典型应用
- 表面形貌观察
- 断口分析
- 纳米结构表征
背散射电子（BSE）
产生机制
背散射电子是入射电子与样品原子核发生弹性散射后从表面反弹回来的电子。它们保留了大部分入射能量（接近原始加速电压）。
成像特点
- 成分衬度：BSE 产额与原子序数正相关，重元素区域更亮
- 较低分辨率：信号来自更大的作用体积
- 穿透深度大：可反映表面以下数百纳米的信息
典型应用
- 材料成分分布分析
- 多相材料区分
- 晶粒取向分析
SE vs BSE 对比
| 特性 | 二次电子 (SE) | 背散射电子 (BSE) | |------|-------------|-----------------| | 能量 | < 50 eV | 接近入射能量 | | 逃逸深度 | ~5-50 nm | ~100-1000 nm | | 分辨率 | 高（nm 级） | 中低（10-100 nm） | | 主要衬度 | 形貌 | 成分（原子序数） | | 探测器 | Everhart-Thornley | 半导体/闪烁体 |
实际操作建议
在实际 SEM 操作中，通常同时收集 SE 和 BSE 信号，因为两者提供互补信息：
- 先用 SE 确认关注区域（形貌导航）
- 切换到 BSE 观察成分分布
- 必要时进行 EDS 定点分析
理解这两种信号的区别，是做好 SEM 分析的基础。