一、電子光學系統：聚焦與掃描的核心
電子光學系統是掃描電鏡（SEM）的核心組成部分，負責產生、加速、聚焦及控制電子束在樣品表面的掃描。其核心部件包括：
電子槍：作為電子源，通過熱發射或場發射產生自由電子。熱發射電子槍（如鎢燈絲）成本低但分辨率受限；場發射電子槍（如六硼化鑭或冷場發射）亮度高、束斑小，分辨率可達1nm以下，適用于高精度成像。
電磁透鏡：通過電磁場對電子束進行聚焦和加速。兩級電磁透鏡將電子束會聚成直徑幾納米的束斑，確保高分辨率成像。
掃描線圈：控制電子束在樣品表面進行光柵狀掃描，同步顯像管熒光屏的電子束位置，實現樣品表面特征與圖像的逐點對應。
二、信號探測原理：多維度信息獲取
電子束與樣品相互作用時，會激發多種信號，探測器通過捕獲這些信號實現樣品形貌與成分分析：
二次電子（SE）：入射電子激發樣品原子外層電子逸出，能量低（0-50eV），僅來自表面5-10nm深度，對表面形貌高度敏感，用于高分辨率表面成像。
背散射電子（BSE）：入射電子經樣品原子核散射后反射，產額隨原子序數增加而提高，可顯示原子序數襯度，用于成分定性分析。
特征X射線：入射電子激發樣品原子內層電子躍遷時產生的電磁輻射，能量或波長與元素種類直接相關，通過能譜儀（EDS）分析實現元素定性定量檢測。
三、系統協同與成像機制
電子束在樣品表面掃描時，探測器同步捕獲信號并轉換為電信號，經放大后調制顯像管熒光屏亮度，形成與樣品表面特征一一對應的圖像。場發射SEM通過高亮度電子源和優化真空系統，進一步提升了分辨率和穩定性，適用于半導體、金屬、地質礦物等多材料的表面顯微結構分析。
更新時間：2025-10-11
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