掃描電鏡（SEM）的成像依賴于電子束與樣品相互作用時(shí)產(chǎn)生的多種信號(hào)，這些信號(hào)攜帶了樣品的形貌、成分和結(jié)構(gòu)等信息。理解其基本原理有助于正確解讀圖像和優(yōu)化成像條件。

1. 電子束入射與樣品相互作用

高能電子束聚焦后照射到樣品表面，會(huì)與樣品中的原子核和電子發(fā)生散射、能量交換等相互作用。主要包括彈性散射和非彈性散射兩類過程。

2. 常見信號(hào)類型與原理

二次電子（SE）：入射電子與樣品原子外層電子發(fā)生非彈性散射，激發(fā)出能量較低的電子。二次電子的逃逸深度很小，主要來自樣品表面幾納米范圍，因此對(duì)表面形貌非常敏感，常用于觀察樣品的精細(xì)表面結(jié)構(gòu)。

背散射電子（BSE）：入射電子與樣品原子核發(fā)生彈性散射后反彈出樣品。背散射電子強(qiáng)度與樣品的原子序數(shù)相關(guān)，原子序數(shù)高的區(qū)域更亮，因此 BSE 圖像常用于材料成分或相分布的對(duì)比。

特征X射線（EDS信號(hào)）：高能電子轟擊原子內(nèi)層電子，產(chǎn)生空穴，外層電子躍遷填補(bǔ)時(shí)釋放出具有特征能量的X射線。不同元素的特征峰不同，因此能用于元素定性、定量分析。

俄歇電子：類似于特征X射線過程，但能量以電子形式釋放。因逃逸深度淺，可用于表面元素分析。

陰極熒光：部分材料在電子轟擊下會(huì)產(chǎn)生光輻射，可以提供關(guān)于樣品晶體缺陷、雜質(zhì)的信息。

3. 信號(hào)收集與成像

SEM 通過專門的探測(cè)器采集這些信號(hào)。例如 Everhart-Thornley 探測(cè)器用于收集二次電子，環(huán)形探測(cè)器用于背散射電子，能譜儀用于 X 射線信號(hào)。顯微鏡的圖像就是通過電子束逐點(diǎn)掃描樣品并實(shí)時(shí)記錄信號(hào)強(qiáng)度形成的。

4. 相互作用體積與分辨率

入射電子在樣品中會(huì)形成“相互作用體積”，體積大小與加速電壓、樣品原子序數(shù)和密度相關(guān)。相互作用體積越大，信號(hào)來源區(qū)域越深，空間分辨率就越低；反之，低加速電壓或輕元素材料會(huì)使相互作用體積較小，有助于提升分辨率。