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1、扫扫描电子子显微镜镜发展的的核心任任务，是是追求对对各种固固体材料料表面的的高分辨辨形貌观观察。形形貌图像像采用二二次电子子信号进进行成像像，图像像分辨率率和放大大倍数连连续可调调，大景景深，立立体感强强是其基基本特色色。然而而实现扫扫描电镜镜的商品品化， 从扫描描电镜发发明和发发展历史史上看，自119355年Knnolll研究二二次发射射现象，偶偶然观察察到靶材材的形状状，到119655年商品品化扫描描电镜的的推出，经经历了330年。这这期间对对于扫描描电镜成成像信号号的认识识和利用用是一个个不断探探索的试试验研究究过程。对对成像信信号进行行深入研研究，不不断改进进仪器性性能，最最后对成成像
2、信号号理论有有了全面面认识，改改进提升升了了关关键技术术，图像像分辨率率有了显显著提高高，扫描描电镜才才得以以以商品化化的形式式突飞猛猛进的发发展。通通过不断断对电子子光学电电子枪，电磁透透镜，以以及信号号探测及及成像信信号系统统的改进进，扫描描电镜的的分辨率率虽然已已经达到到了很高水平平，但距距离电子子光波的的分辨率率限度，还还有非常常大的发发展空间间。20010年年报道，科科学家已已经研制制出可以以用在场场发射电电子枪上上的六硼硼化镧针针尖，据据科学家家介绍，这这有望使使得扫描描电镜分分辨能力力有一个个飞跃性性提高。 如果说说对于电电子束样样品作用用区发射射信号的的本质认认识，发发展和完完
3、善了扫扫描电镜镜性能和和附属装装置和装装备。那那么对于于扫描电电镜电镜镜应用者者，对于于不同信信号与物物质信息息相互机机制的深深入认识识，也是是非常必必要。扫扫描电子子显微镜镜分析系系统结构构一、二次次电子及及成像机机制原理理定义：从从样品中中出射的的能量小小于500ev的的电子。成因因：二次次电子是是由于高高能束电电子与弱弱结合的的导带电电子相互互作用的的结果，这这个相互互作用的的过程制制造成几几个电子子伏的能能量转移移给导带带电子，所所引起的的二次电电子能量量分布，在在3-55ev处处有一个个数量峰峰值，当当能量增增加时，分分布陡降降。二次电电子的出出射深度度：5-50nnm二二次电子子产
4、额 = Isee/Ibeeam1)、二二次电子子的产额额与样品品表面几几何形貌貌（电子子束入射射角度）关系二次电子子逃逸深深度d与与电子束束产生二二次电子子的路程程 （） 00 /ccos 00为=0时时二次电电子产额额，为常常数； 为入入射电子子与样品品表面法法线之间间的夹角角， 角越越大，二二次电子子产额越越高，这这表明二二次电子子对样品品表面状状态非常常敏感。大角度倾斜，有利于提高图像信噪比和图像分辨率，对于非导电样品，可以减少减轻荷电的原因，在很大程度上可以免做导电处理，但不同的倾斜角度，对其他分析功能带来不方便。 尖、棱棱、角处处增加加 沟、槽槽、孔、穴穴处减减小2）、二二次电子子的
5、产额额与样品品作用区区成分(平均原原子序数数）的关关系加速电压压为200kv ，入射射电子束束beeam直直接二次次电子产产额碳成分： bb约为00.055Au成分分： b约为为0.22绝大多多数成分分： b约为为0.11当加速电电压为220KVV时，二二次电子子产额约约为束电电子100%，与与样品成成分（原原子序数数）关系系不大。出出射样品品表面的的背散射射电子的的二次电电子产额额bss， 一般bs/b=33-5 背背散射电电子产生生的二次次电子更更多： Bse 比垂直直入射的的初始电电子束电电子以比比较小的的角度到到达表面面，背散散射电子子比在二二次电子子平均逃逃逸深度度的入射射电子有有较
6、长的的路程，在在临界层层产生较较多二次次电子。 背散射电电子与单单一能量量的入射射束电子子相比，能能量分布布向较低低能量值值伸展，低低能电子子容易产产生二次次电子，因因此二次次电子比比入射电电子更多多。对于于低原子子序数基基体，由由初级束束电子产产生的二二次电子子信号占占主要部部分；高高原子序序数靶中中，由背背散射电电子产生生的二次次电子为为主要部部分。（Eveerhaart等等人（119599）指出出：入射射电子产产生的二二次电子子发生在在/22的束电电子轨迹迹内，对对于金属属，这个个轨迹的的距离为为0.55nm，在在接近表表面的55逃逸逸范围内内的入射射电子，除除了接近近1800的高高能背
7、散散射电子子以外，基基本上不不会在样样品中扩扩散，所所以主要要产生二二次电子子逃离区区域的直直径是入入射电子子的直径径扩大倍；而由由背散射射电子产产生的二二次电子子穿过整整个背散散射电子子的逃逸逸区域而而射出，这这个区域域的直径径可能为为1mm或者更更大。）3）、二二次电子子的产额额与加速速电压（电电子束能能量）的的关系对于金属属材料，Emax=100-800eV,max=0.35-1.6, 而绝缘体的Emax=300-2000eV,max=1-10。电子束能能量（电电子枪加加速电压压）从00开始， 随随能量增增加而升升高，在在1keev处达达到顶峰峰，然后后随电子子束能量量增加而而下降。20
8、keev时AAL的值降低低到0.1 550keev时AAL的值降低低到0.054）、二二次电子子强度的的空间分分布：当当电子束束垂直样样品时，二二次电子子强度相相对样品品表面法法线遵循循余弦分分布，而而且在样样品倾斜斜时候，二二次电子子的强度度分布，仍仍然保持持余弦分分布。二二次电子子发射的的方向性性不受样样品倾斜斜影响。如如果二次次电子探探测器收收集偏压压为0，那那么探测测器安装装的取出出角度，对对信号收收集的影影响非常常大。但但由于增增加了收收集偏压压，几乎乎所有二二次电子子都可被被探测器器接收，不不存在探探测器安安装角度度“视线线”产产生的阴阴影效应应。二次次电子图图像反差差机制：二次电
9、电子，背背散射电电子 + 高灵灵敏二次次电子探探测器+电子束束扫描作作用=二维形形貌图像像 11、二次次电子图图像的形形貌反差差：因因为二次次电子的的产额与与电子束束和样品品间的入入射角有有确切的的函数关关系，并并且二次次电子出出射深度度为样品品10nnm以下下的表层层。电子子束入射射角因样样品表面面的几何何形态（形形貌）而而变化，二二次电子子产额随随着形貌貌有规律律变化，图图像生成成过程中中，形成成了与样样品表面面几何形形状相关关的图像像反差。 2、二二次电子子图像中中的成分分反差：1）、约约有1%-100%背散散射电子子直接进进入二次次电子探探测器，形形成一定定的成分分反差。2）、由由于背
10、散散射产额额远高于于二次电电子，与与样品表表面层原原子碰撞撞激发出出的SEEII,与物镜镜下极靴靴碰撞，激激发出的的SEIIII, 可同同时随电电子束激激发的SSEI被被探测器器接收。而而SEIII和SSEIIII的产产额与背背散射电电子的产产额相关关，因此此间接形形成一定定成分反反差。3）、SSEIII和SEEIIII以及BBSE的的存在降降低了SSEI代代表的形形貌反差差，对高高分辨产产生干扰扰；同时时由于其其单位面面积的信信号强度度低，成成分反差差不明显显。 3、由由于二次次电子能能量很低低，因此此容易在在信号及及探测系系统所形形成的反反差机制制中,受受到电场场和磁场场干扰，但但利用这这
11、个特点点，可以以对样品品表面电电压反差差和表面面磁场进进行成像像显示。二、背散散射电子子及成像像反差机机制原理理背散射射电子应应用、成成像探测测器类型型及特点点四分割背背散射探探测器形形貌模式式的假象象1、定义义：经弹弹性散射射或一次次非弹性性散射后后，以 990重重新射出出样品表表面的束束电子统统称背散散射电子子 能量量分布：EEEp， 但绝绝大多数数背散射射电子能能量损失失小于110%，形形成明显显的弹性性散射峰峰。2、逃逸逸深度和和取样面面积直径径： 出射深深度粗略略值 00.1-2mm对于于低原子子序数基基体，取取样表面面直径约约为出射射深度， 对于高原子序数基体，取样表面直径约为2倍
12、出射深度。3、背散散射电子子反射率率：=Ibbse/Ibeeam1)、背背散射电电子与与原子序序数的关关系：具有固定定的函数数关系，2）、背背散射电电子与与入射电电子束能能量关系系： 与入射射电子束束能量关关系不大大 受受影响不不大高能能量电子子穿透透深度深深不易易被散射射 （从从试样中中逸出） 低能量电子可多次反射更多机会被散射（从试样中逸出） 3）、背背散射电电子与与样品表表面几何何形貌（电电子束入入射角度度）关系系 如果样样品的倾倾斜家督督增大，相相互作用用区的尺尺寸将会会减小，电电子束向向前散射射的趋势势导致电电子靠近近表面传传播，背背散射电电子发射射的机会会增加。 随随倾角增加而而增加，但但不精确确满足正正割关系系角角越大，背背散射电电子反射射率越高高，这表表明背散散射电子子反射率率对样品品表面状状态也很很敏感。 但背背散射电电子在进进入检测测器之前前方向不不变，进进入检测测器的反反射电子子数目还还与样品品表面的的倾斜角角度有关关4)、背背散射电电子强度度的空间间分布： 电子子束
