二次電子是相對于入射電子的一種提法。它是指被高能入射（也稱為一次或初次）電子束轟擊出來的試樣中的核外電子。由于原子核和外層價電子間的結(jié)合能很小，當(dāng)原子的核外電子從入射電子那里獲得大于相應(yīng)的結(jié)合能后，就可脫離原子核的約束而成為自由電子。如果這種脫離過程發(fā)生在試樣表面和亞表面層，那么這些能量大于材料逸出功的電子就可以從試樣表面逸出，就成為二次電子。

二次電子主要是來自于距試樣表面1~10nm之間深度的亞表面（試樣表面0~1nm之間深度發(fā)出的電子主要為俄歇電子），二次電子能量在0~50eV之間，平均能量約30eV，所以這些二次電子能很好地顯示出試樣表面的微觀形貌。由于入射電子僅經(jīng)過幾納米的路徑，還沒有被多次反射和明顯擴(kuò)散，因此在入射電子照射的作用區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的二次電子區(qū)域與入射束的束斑直徑差別不大，所以在同一臺電鏡中二次電子像的分辨能力最高。二次像的分辨力優(yōu)于背散射像，背散射像的分辨力優(yōu)于吸收電流像，吸收電流像的分辨力優(yōu)于陰極熒光像。目前場發(fā)射和鎢陰極電鏡的二次電子像的分辨力都能分別優(yōu)于1.0nm和3.0nm。一般情況下，掃描電鏡的指標(biāo)中所提及的圖像分辨力，若沒有特別說明，都是泛指二次電子像的分辨力。

二次電子的發(fā)射率隨原子序數(shù)的變化不是很明顯，如圖a所示，它主要取決于試樣的表面形貌。它是入射電子與試樣中核外電子碰撞，使試樣表面的核外電子被激發(fā)出來所產(chǎn)生的電子。當(dāng)這些代表試樣表面結(jié)構(gòu)特征的電子被相應(yīng)的探測器收集后作為掃描電鏡的成像信號，其所成的像就稱為二次電子像。二次電子像的襯度主要取決干試樣表面與入射電子束所構(gòu)成的傾角，而對于表面有一定形貌的試樣，其形貌被看成由許許多多與入射電子束構(gòu)成不同傾斜角度的微小形貌，如凸點(diǎn)、尖峰、臺階、平面、凹坑、裂紋和孔洞等細(xì)節(jié)所組成。

這些不同細(xì)節(jié)的部位發(fā)出的二次電子數(shù)各不相同，從而產(chǎn)生亮暗不一的襯度。由于二次電子的能量小，用 E-T探測器檢測時，僅需在其前面的柵網(wǎng)上加幾百伏的正電位，最常施加的電位為+250~+300V，即通過該電位就可把試樣上發(fā)射出來的大部分二次電子吸引過來，所以二次電子像的陰影效應(yīng)不明顯。在二次電子探測器所對應(yīng)的立體角內(nèi)也能接收到相應(yīng)的一小部分背散射電子，所以在二次電子像中也包含了一小部分背散射電子的信息，如圖b中對應(yīng)的背散射電子成分像的一些襯度信息也能在圖a中反映出來，只不過圖a中所顯現(xiàn)的原子序數(shù)的襯度沒有像圖b中那么明顯而已。

圖a 金屬破碎區(qū)域二次電子圖像 

二次電子的能量低，受局部電場的影響變化大，如圖a所示的顆粒在電子束的照射下因充了負(fù)電子而發(fā)白，在這發(fā)白的顆粒周圍感應(yīng)了正電荷，而感應(yīng)了正電荷的區(qū)域?qū)е露坞娮拥陌l(fā)射量減小，使顆粒周圍明顯變暗。由于二次電子像分辨力高、陰影效應(yīng)不明顯、景深深、立體感強(qiáng)，所以它是掃描電鏡中最主要的成像方式。它特別適用于觀察和分析起伏較大的粗糙面，如金屬、陶瓷和塑料等材料的斷口，所以在材料學(xué)科中掃描電鏡得到了廣泛應(yīng)用。

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