SEM掃描電鏡的測試模式有幾種？一文解析成像、成分與晶體學分析全場景

在材料表征、納米技術及工業檢測領域，掃描電鏡以其高分辨率、大景深及多功能性成為核心工具。不同于光學顯微鏡的局限，SEM掃描電鏡通過電子束與樣品相互作用獲取信息，其測試模式覆蓋形貌觀察、成分分析到晶體學研究。本文將圍繞“掃描電鏡的測試模式”展開，系統梳理主流技術類型與應用場景，助力用戶**選擇檢測方案。

一、二次電子成像（SEI）：表面形貌的“高清攝影師”

二次電子成像（Secondary Electron Imaging, SEI）是SEM掃描電鏡*基礎的測試模式。通過檢測樣品表面激發的二次電子信號，還原三維形貌細節。

技術原理：電子束轟擊樣品表面，激發低能二次電子，其產額與表面形貌密切相關。

核心優勢：

分辨率可達納米級，清晰呈現表面凹凸、顆粒分布等細節。

適用于金屬、陶瓷、高分子等絕大多數固體材料。

典型應用：材料斷口分析、納米結構表征、薄膜粗糙度測量。

二、背散射電子成像（BSE）：成分差異的“透視眼”

背散射電子成像（Backscattered Electron Imaging, BSE）通過收集高能背散射電子信號，反映樣品成分或晶體取向差異。

工作原理：原子序數越高，背散射電子產額越大，成像亮度越高。

獨特價值：

區分多相材料（如合金、礦物）的成分分布。

識別晶體取向（結合電子通道效應）。

應用場景：金屬相分布分析、地質樣品礦物鑒定、半導體摻雜研究。

三、能譜分析（EDS）：從形貌到成分的“一站式檢測”

能譜分析（Energy Dispersive Spectroscopy, EDS）是SEM的重要附加功能，通過X射線探測器實現元素定性定量分析。

技術亮點：

同步獲取形貌圖像與元素分布圖（面掃描/線掃描）。

檢測范圍覆蓋B-U元素，含量低至0.1%亦可識別。

典型案例：

合金元素偏析分析。

微電子器件污染源追蹤。

四、電子背散射衍射（EBSD）：晶體學的“納米地圖”

電子背散射衍射（Electron Backscatter Diffraction, EBSD）通過分析背散射電子的菊池衍射花樣，解析晶體取向與相分布。

核心功能：

繪制晶粒取向圖（Orientation Mapping）。

計算晶界特征、織構強度及應變分布。

應用領域：

金屬材料力學性能預測。

地質樣品變形機制研究。

五、電壓襯度成像（VCI）：電學性能的“可視化探測”

電壓襯度成像（Voltage Contrast Imaging, VCI）利用樣品電位差異導致的二次電子產額變化，實現電學性能表征。

技術原理：導電區域與絕緣區域的電子發射效率不同，形成明暗對比。

應用場景：

半導體器件漏電路徑定位。

薄膜太陽能電池缺陷檢測。