掃描電鏡(SEM)的技術演進之路

掃描電鏡的概念和技術起源于20世紀30年代，最早是由德國物理學家Max Knoll和Ernst Ruska首次提出了掃描電子顯微鏡的概念，經(jīng)過科學家們不斷研究與技術革新，第一臺實用化的商品掃描電子顯微鏡在英國誕生。2002 年，首臺高分辨場發(fā)射掃描電子顯微鏡問世，推動了掃描電鏡技術的發(fā)展。

掃描電鏡(SEM)工作原理

SGS掃描電鏡(SEM)設備

掃描電鏡是利用電子槍發(fā)射電子束，高能入射電子轟擊樣品表面時，被激發(fā)的區(qū)域?qū)a(chǎn)生二次電子、背散射電子、俄歇電子和特征X射線等信號，通過對這些信號的接受、放大和顯示成像，可觀察到樣品表面的特征，從而分析樣品表面的形貌、結(jié)構(gòu)、成分等。

掃描電鏡(SEM)原理圖

掃描電鏡(SEM)主要成像模式

二次電子成像(SE)

二次電子是通過被入射電子激發(fā)出來的試樣原子中的外層電子與樣品表面附近的電子發(fā)生相互作用，賦予其部分動能后，這些電子便脫離原子核成為自由電子。因為二次電子能量很低，只有靠近試樣表面幾納米深度內(nèi)的電子才能逸出表面，因此主要運用于試樣表面形貌觀察。

背散射電子成像(BSE)

背散射電子是通過入射電子在試樣中經(jīng)散射后，再次逸出樣品表面的高能電子，其能量接近入射電子能量（通常大于50eV）。高能量的電子束在轟擊樣品表面，與樣品中的原子發(fā)生相互作用，產(chǎn)生背散射電子。背散射電子與試樣樣品的原子序數(shù)密切相關，并隨著試樣原子序數(shù)的增大而增大，背散射電子像能夠顯示出樣品的成分襯度，因此主要運用于研究材料的微觀結(jié)構(gòu)，成分分析和元素分布。

多元應用：從材料學到半導體的跨領域?qū)嵺`

掃描電子顯微鏡憑著其高分辨率圖像（納米級）、大景深和多功能（搭配能譜儀EDS）分析能力在多個領域都有著廣泛的應用。因其獨特的成像方式和性能，使得它在材料學、生物學、半導體與電子器件等多個學科領域中都發(fā)揮著至關重要的作用。