【摘要】當(dāng)一束高能的入射電子轟擊樣品表面時(shí)，被激發(fā)的區(qū)域?qū)a(chǎn)生俄歇電子、二次電子、背散射電子、X射線等各種信息。掃描電子顯微鏡通過(guò)對(duì)二次電子、背散射電子的采集，可得到樣品表面組織結(jié)構(gòu)和形貌信息。在觀察樣品表面組織結(jié)構(gòu)和形貌時(shí)，根據(jù)二次電子與背散射電子各自的特性及測(cè)試目的來(lái)選擇合適的模式進(jìn)行拍照。

【關(guān)鍵詞】掃描電子顯微鏡，二次電子（SE），背散射電子(BSE)

引言

由于掃描電子顯微的以下特性：（1）能夠直接觀察大尺寸試樣的原始表面；（2）放大倍數(shù)大且連續(xù)可調(diào)；（3）圖像景深大，立體感強(qiáng)；其在觀察試樣表面組織結(jié)構(gòu)和形貌的應(yīng)用上越來(lái)越多，如在斷口分析，鍍層尺寸測(cè)量，金屬間化合物觀察與測(cè)量等方面的應(yīng)用。掃描電子顯微鏡一般都會(huì)標(biāo)配二次電子及背散射電子探頭，而在觀察試樣表面組織結(jié)構(gòu)和形貌時(shí)使用這兩種模式中哪一種則需根據(jù)測(cè)試目的來(lái)選擇。

二次電子（SE）

二次電子是在入射電子的作用下被轟擊出來(lái)并離開樣品表面的自由電子，通常以SE表示。

二次電子特性：

（1）能量小于50eV；樣品傾角越大，二次電子產(chǎn)額越大。對(duì)于從樣品表面出射的各個(gè)方向的二次電子幾乎都能被吸引采集，可得到無(wú)明顯陰影的圖像；另外，隨著樣品傾角的增大，二次電子產(chǎn)額也隨之增高，因此二次電子特別適合觀察凹凸不平的樣品表面。

（2）二次電子一般都是在樣品表層5~10nm深度范圍內(nèi)發(fā)射出來(lái),適用于觀察樣品表面的微觀結(jié)構(gòu)；

（3）二次電子產(chǎn)額對(duì)原子序數(shù)不敏感。由于二次電子的產(chǎn)額與原子序數(shù)之間沒(méi)有明顯的依賴關(guān)系，所以其不適用觀察成分像。

背散射電子（BSE）

背散射電子是被固體樣品中的原子反射回來(lái)的入射電子，通常以BSE表示。

背散射電子特性：

（1）原子序數(shù)越大，背散射電子產(chǎn)額越大。背散射電子的成像襯度主要與試樣所含原子的原子序數(shù)有關(guān)，與試樣表面形貌也有一定的關(guān)系，因此既可觀察形貌像，也可以觀察成分像。

（2）背散射電子來(lái)自樣品表層幾百納米的深度范圍，由于入射電子束進(jìn)入試樣較深，入射電子束已經(jīng)被散射開，其電子束的束斑直徑比二次電子的束斑直徑要打，背散射電子的成像分辨率較低，一般在50~200nm，在觀察試樣表層微觀結(jié)構(gòu)時(shí)一般不適合使用背散射模式。

粉末樣品表面形貌（SE模式）
斷口表面形貌（SE模式）
金屬間化合物觀察（BSE模式）
鎢銅合金（BSE模式）

對(duì)于粉末、斷口分析試樣等表面起伏較大的樣品，使用SE模式可以排出清楚的圖片，而對(duì)于觀察樣品不同成分成像則用BSE模式更為合適。

總結(jié)

綜上所述，通過(guò)二次電子及背散射電子二者特性的比較，我們?cè)谑褂脪呙桦娮语@微鏡對(duì)樣品進(jìn)行觀察時(shí)，可以根據(jù)測(cè)試目的選擇適合的模式。比如在進(jìn)行粉末樣品表面形貌、斷口分析等測(cè)試時(shí)，由于該類型試樣表面起伏較大，此時(shí)使用二次電子模式可以得到很好的拍攝效果。而在進(jìn)行異物分析，截面尺寸測(cè)量等測(cè)試時(shí)，通過(guò)使用背散射電子模式拍攝，可以觀察到明顯顏色對(duì)比，清楚的觀察到不同成分像。

參考文獻(xiàn)

張大同.《掃描電鏡與能譜儀分析技術(shù)》

JY/T 010-1996 分析型掃描電子顯微鏡方法通則

吳立新，陳方玉.現(xiàn)代掃描電鏡的發(fā)展及其在材料科學(xué)中的應(yīng)用

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