掃描電鏡（SEM）通過(guò)掃描樣品表面并收集反射的電子信號(hào)來(lái)獲取圖像。其基本原理是利用電子束與樣品的相互作用，形成不同的信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為圖像。以下是掃描電鏡獲取圖像的主要過(guò)程：

1. 電子束的生成

掃描電鏡的核心部分是一個(gè)電子槍?zhuān)ㄍǔＪ菆?chǎng)發(fā)射槍或熱發(fā)射槍?zhuān)l(fā)射高速電子束。

這些電子束加速后進(jìn)入樣品表面進(jìn)行掃描。

2. 電子束與樣品的相互作用

當(dāng)電子束與樣品表面相撞時(shí)，它們會(huì)與樣品的原子發(fā)生多種相互作用，主要產(chǎn)生以下幾種信號(hào)：二次電子（SE）：這些電子是由于電子束與樣品表面原子相互作用而釋放出來(lái)的。二次電子的數(shù)量與表面結(jié)構(gòu)和形態(tài)密切相關(guān)，因此非常適合用于表面成像。

背散射電子（BSE）：這些電子是入射電子與樣品原子發(fā)生彈性散射后的反射電子。背散射電子可以提供樣品的組成信息，因?yàn)樗鼈兣c樣品的原子序數(shù)（Z）成正比。

X射線(xiàn)：高能電子束與樣品相互作用時(shí)，也可以引發(fā)樣品發(fā)射X射線(xiàn)，這可以用來(lái)分析樣品的元素組成（通過(guò)能譜分析）。

二次輻射：除了電子外，樣品還可能發(fā)射光或其他輻射。

3. 信號(hào)的收集

掃描電鏡配有多個(gè)探測(cè)器來(lái)收集不同的信號(hào)：二次電子探測(cè)器：通常位于樣品表面附近，用來(lái)檢測(cè)二次電子。這些電子提供樣品表面細(xì)節(jié)的高分辨率信息。

背散射電子探測(cè)器：位于樣品上方，用于收集背散射電子，幫助獲得樣品的成分對(duì)比圖像。

X射線(xiàn)能譜探測(cè)器（EDX）：通過(guò)收集樣品發(fā)射的X射線(xiàn)，分析樣品的元素組成。

4. 圖像的形成

掃描電鏡中的電子束按線(xiàn)掃描的方式逐行掃描樣品表面。掃描的每個(gè)點(diǎn)都會(huì)產(chǎn)生電子信號(hào)（如二次電子或背散射電子），這些信號(hào)會(huì)被探測(cè)器捕捉并轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)。

這些信號(hào)的強(qiáng)度被轉(zhuǎn)換成圖像的灰度值，信號(hào)強(qiáng)度較高的區(qū)域顯示為亮，較低的區(qū)域顯示為暗。通過(guò)掃描樣品表面，形成連續(xù)的二維圖像。

由于掃描電鏡可以在非常小的尺度上對(duì)樣品進(jìn)行掃描，因此能夠獲取到高分辨率的圖像，通常可以達(dá)到納米級(jí)別的分辨率。

5. 圖像顯示

計(jì)算機(jī)將接收到的信號(hào)處理并生成圖像。圖像的清晰度和細(xì)節(jié)取決于電子束的束斑尺寸、探測(cè)器的靈敏度、掃描速度以及樣品的特性（如表面結(jié)構(gòu)、成分等）。

一般來(lái)說(shuō)，掃描電鏡的分辨率可以達(dá)到納米級(jí)別，適用于觀察樣品表面的微觀結(jié)構(gòu)。

6. 圖像類(lèi)型

二次電子圖像（SEI）：用于觀察樣品的表面形態(tài)，能夠顯示出很細(xì)微的表面細(xì)節(jié)，適合高分辨率的表面成像。

背散射電子圖像（BSEI）：主要用于觀察樣品的元素組成對(duì)比和粗糙度，能夠提供樣品的內(nèi)部信息（如高原子序數(shù)材料和低原子序數(shù)材料的對(duì)比）。

X射線(xiàn)圖譜：用于分析元素的組成和分布，通常配合能譜分析（EDX）或波長(zhǎng)色散X射線(xiàn)譜（WDX）技術(shù)使用。

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