掃描電子顯微鏡（SEM）的成像過程主要依賴于聚焦電子束掃描樣品表面，并通過探測產生的電子信號來構建圖像。具體來說，成像過程涉及以下關鍵步驟：

1. 電子束的產生與加速

SEM 采用電子槍（Electron Gun）生成電子束，通常有兩種類型：

熱發射電子槍（Tungsten Filament, LaB?）：通過加熱燈絲產生電子，成本低但亮度較低。 

場發射電子槍（FEG, Field Emission Gun）：利用電場發射電子，亮度高，適用于高分辨率成像。 

電子槍產生的電子通過 加速電壓（1-30kV） 加速，提高電子的動能。

2. 電子束的聚焦與掃描

電子束經過一系列 電磁透鏡（聚光鏡、物鏡）聚焦成一個極細的束斑（nm 級），并由掃描線圈控制電子束沿行掃描和列掃描移動，以逐點方式照射樣品表面。

掃描方式：光柵掃描（Raster Scan），即電子束按行列順序依次掃描樣品表面。 

影響分辨率的因素： 束斑大小：束斑越小，分辨率越高。 

掃描步長：步長越小，成像精度越高，但掃描時間增加。 

3. 電子-樣品相互作用

當高能電子束撞擊樣品表面時，會發生多種電子散射與輻射現象，產生不同類型的電子和光信號，這些信號用于成像：

信號類型特點用途

二次電子（SE, Secondary Electrons） 低能量（<50 eV），來自表面 表面形貌成像（高分辨率，適合觀察微觀形貌） 

背散射電子（BSE, Backscattered Electrons） 高能量（>50 eV），來自較深層 材料對比（原子序數越高，BSE 產額越大，亮度越高） 

特征 X 射線（EDS, X-ray） 由內殼層電子躍遷產生 元素分析（能譜分析 EDS） 

俄歇電子（AES, Auger Electrons） 超低能量（<10 eV） 表面成分分析（極表面敏感） 

4. 信號探測與圖像形成

二次電子探測器（Everhart-Thornley Detector, ETD）：用于檢測 SE 信號，生成高分辨率表面形貌圖。 

背散射電子探測器（BSE Detector）：用于檢測 BSE 信號，可區分不同材料的成分對比。 

X 射線探測器（EDS Detector）：用于檢測特征 X 射線，進行元素成分分析。 

探測器收集電子信號后，轉換為灰度值，再由計算機處理并生成 SEM 圖像。

5. SEM 圖像的形成

圖像是根據電子信號的強弱構建的灰度圖像：

二次電子圖像（SEI）：表面細節突出，適合形貌觀察。 

背散射電子圖像（BSEI）：用于成分對比，高原子序數區域亮，低原子序數區域暗。 

掃描時間、加速電壓、束流大小等參數的調整會影響成像效果。

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