扫描电子显微镜（SEM）的成像过程主要依赖于聚焦电子束扫描样品表面，并通过探测产生的电子信号来构建图像。具体来说，成像过程涉及以下关键步骤：

1. 电子束的产生与加速

SEM 采用电子枪（Electron Gun）生成电子束，通常有两种类型：

热发射电子枪（Tungsten Filament, LaB₆）：通过加热灯丝产生电子，成本低但亮度较低。 

场发射电子枪（FEG, Field Emission Gun）：利用电场发射电子，亮度高，适用于高分辨率成像。 

电子枪产生的电子通过 加速电压（1-30kV） 加速，提高电子的动能。

2. 电子束的聚焦与扫描

电子束经过一系列 电磁透镜（聚光镜、物镜）聚焦成一个极细的束斑（nm 级），并由扫描线圈控制电子束沿行扫描和列扫描移动，以逐点方式照射样品表面。

扫描方式：光栅扫描（Raster Scan），即电子束按行列顺序依次扫描样品表面。 

影响分辨率的因素： 束斑大小：束斑越小，分辨率越高。 

扫描步长：步长越小，成像精度越高，但扫描时间增加。 

3. 电子-样品相互作用

当高能电子束撞击样品表面时，会发生多种电子散射与辐射现象，产生不同类型的电子和光信号，这些信号用于成像：

信号类型特点用途

二次电子（SE, Secondary Electrons） 低能量（<50 eV），来自表面 表面形貌成像（高分辨率，适合观察微观形貌） 

背散射电子（BSE, Backscattered Electrons） 高能量（>50 eV），来自较深层 材料对比（原子序数越高，BSE 产额越大，亮度越高） 

特征 X 射线（EDS, X-ray） 由内壳层电子跃迁产生 元素分析（能谱分析 EDS） 

俄歇电子（AES, Auger Electrons） 超低能量（<10 eV） 表面成分分析（极表面敏感） 

4. 信号探测与图像形成

二次电子探测器（Everhart-Thornley Detector, ETD）：用于检测 SE 信号，生成高分辨率表面形貌图。 

背散射电子探测器（BSE Detector）：用于检测 BSE 信号，可区分不同材料的成分对比。 

X 射线探测器（EDS Detector）：用于检测特征 X 射线，进行元素成分分析。 

探测器收集电子信号后，转换为灰度值，再由计算机处理并生成 SEM 图像。

5. SEM 图像的形成

图像是根据电子信号的强弱构建的灰度图像：

二次电子图像（SEI）：表面细节突出，适合形貌观察。 

背散射电子图像（BSEI）：用于成分对比，高原子序数区域亮，低原子序数区域暗。 

扫描时间、加速电压、束流大小等参数的调整会影响成像效果。

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