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二次电子的发射率随原子序数的变化不是很明显,如图a所示,它主要取决于试样的表面形貌。它是入射电子与试样中核外电子碰撞,使试样表面的核外电子被激发出来所产生的电子。当这些代表试样表面结构特征的电子被相应的探测器收集后作为扫描电镜的成像信号,其所成的像就称为二次电子像。二次电子像的衬度主要取决干试样表面与入射电子束所构成的倾角,而对于表面有一定形貌的试样,三维重构价格,其形貌被看成由许许多多与入射电子束构成不同倾斜角度的微小形貌,如凸点、尖峰、台阶、平面、凹坑、裂纹和孔洞等细节所组成。
扫描电子显微镜的制造是依据电子与物质的相互作用。当一束高能的入射电子轰击物质表面时,被激发的区域将产生二次电子、俄歇电子、特征x射线和连续谱X射线、背散射电子、透射电子,以及在可见、紫外、红外光区域产生的电磁辐射。同时,三维重构中心,也可产生电子-空穴对、晶格振动(声子)、电子振荡(等离子体)。
原则上讲,利用电子和物质的相互作用,可以获取被测样品本身的各种物理、化学性质的信息,如形貌、组成、晶体结构、电子结构和内部电场或磁场等等。扫描电子显微镜正是根据上述不同信息产生的机理,采用不同的信息检测器,使选择检测得以实现。如对二次电子、背散射电子的采集,可得到有关物质微观形貌的信息;对X射线的采集,可得到物质化学成分的信息。
背散射电子的激发深度随加速电压的升高而增大,对于中等原子序数的元素来说,背散射电子的产生深度主要来自于距试样表面约lum深度内的信息,轻元素和超轻元素试样的背散射电子的产生深度可达试样表面以下2~3um。在一定的加速电压下,河北三维重构,由于背散射电子的产额基本上随试样原子序数的而增加。所以,利用背散射电子作为成像信号不仅能分析试样形貌特征(纯形貌像),而且还可用于显示试样化学组分的组成特征(原子序数衬度像),在一定的范围内能粗略进行定性分析试样表面的化学组分分布状况。