掃描電子顯微鏡（SEM, Scanning Electron Microscope）成像的原理，是通過(guò)聚焦電子束掃描樣品表面并收集產(chǎn)生的各種信號(hào)來(lái)形成圖像。它與光學(xué)顯微鏡不同，不依賴光線和玻璃透鏡，而是使用電子束和電磁透鏡系統(tǒng)，因此可以獲得遠(yuǎn)高于光學(xué)顯微鏡的分辨率（可達(dá)納米級(jí)甚至更精細(xì)）。

成像的基本過(guò)程如下：

1. 電子束發(fā)射

SEM 使用電子槍（如熱發(fā)射或場(chǎng)發(fā)射電子槍）產(chǎn)生高速電子束，電子能量一般在 幾百 eV 到幾十 keV 范圍。

2. 聚焦與掃描

電子束經(jīng)過(guò)多個(gè)電磁透鏡系統(tǒng)聚焦成一個(gè)非常細(xì)的電子束（通常直徑<10 nm），并以光柵方式在樣品表面進(jìn)行逐點(diǎn)掃描（line by line）。

3. 與樣品相互作用

電子束轟擊樣品表面，與樣品原子發(fā)生多種相互作用，產(chǎn)生不同類型的信號(hào)：

二次電子（SE）：低能電子，反映樣品的表面形貌信息常用的成像信號(hào)。

背散射電子（BSE）：能量較高，反映原子序數(shù)差異可用于成分對(duì)比成像。

X射線（EDS/EDX）：用于元素分析。

還有歐杰電子、陰極熒光等可選信號(hào)。

4. 信號(hào)收集與成像

探測(cè)器收集信號(hào)（如二次電子），并將信號(hào)強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為圖像灰度，在顯示器上重建成像。掃描過(guò)程與信號(hào)強(qiáng)度變化共同構(gòu)成圖像。

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