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掃描電鏡（SEM）中的電子束掃描是其成像過程的核心。電子束掃描通過將聚焦的電子束按照預(yù)定路徑掃描樣品表面，不同位置的電子相互作用產(chǎn)生信號(hào)，形成圖像。以下是電子束掃描的工作原理和實(shí)現(xiàn)方式：

1. 電子束的產(chǎn)生與加速

電子槍：在掃描電鏡中，電子束的產(chǎn)生通常由熱發(fā)射電子槍（如鎢絲或LaB6槍）或場(chǎng)發(fā)射電子槍（FEG）來完成。電子槍通過加熱或施加高電場(chǎng)使電子從源點(diǎn)釋放。

加速器：電子從電子槍釋放后，會(huì)被加速至高能量。加速電壓通常為1-30 kV，這樣電子束在樣品表面擊打時(shí)具有足夠的能量（幾千到幾萬電子伏特）。

聚焦系統(tǒng)：加速后的電子束通過電磁透鏡系統(tǒng)進(jìn)行聚焦，形成一個(gè)細(xì)小的電子束，這個(gè)束的直徑通常為幾納米到幾微米，取決于顯微鏡的分辨率。

2. 掃描方式

掃描信號(hào)的產(chǎn)生：電子束的掃描路徑是由一個(gè)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制的，通常是由一對(duì)X和Y軸的偏轉(zhuǎn)線圈組成。通過在X和Y軸上施加適當(dāng)?shù)碾娏骰螂妷海軌蚩刂齐娮邮跇悠繁砻嫜刂S網(wǎng)格（像素）進(jìn)行掃描。水平掃描：電子束從左到右逐行掃描，沿水平方向運(yùn)動(dòng)。

垂直掃描：在完成一行掃描后，電子束會(huì)稍微移動(dòng)到下一行，繼續(xù)掃描，直到完成整個(gè)圖像區(qū)域的掃描。

電子束的連續(xù)掃描：掃描過程一般是連續(xù)的，電子束在非常高的頻率下（通常是幾千赫茲至幾兆赫茲）在X和Y方向上來回掃描樣品表面，形成一個(gè)完整的掃描圖像。每個(gè)掃描周期對(duì)應(yīng)圖像中的一個(gè)像素。

3. 信號(hào)的采集與成像

電子與樣品相互作用：當(dāng)電子束擊中樣品表面時(shí)，會(huì)發(fā)生多種物理相互作用，如彈性散射、非彈性散射、次級(jí)電子發(fā)射、X射線發(fā)射等。這些相互作用產(chǎn)生的信號(hào)被探測(cè)器捕捉并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)：二次電子（SE）主要用于表面形貌成像。

背散射電子（BSE）提供關(guān)于樣品組成的對(duì)比度信息。

X射線用于元素分析（如EDX分析）。

信號(hào)處理：通過電子束掃描樣品并收集到信號(hào)后，探測(cè)器的輸出信號(hào)被放大并傳輸?shù)斤@示系統(tǒng)。圖像的每個(gè)像素值對(duì)應(yīng)一個(gè)電子束掃描位置的信號(hào)強(qiáng)度。

4. 圖像的生成

信號(hào)與像素的關(guān)聯(lián)：每個(gè)掃描位置的信號(hào)（如二次電子的強(qiáng)度）被與圖像中的一個(gè)像素關(guān)聯(lián)。隨著電子束逐行掃描，信號(hào)逐漸被累積，每個(gè)像素的亮度與信號(hào)強(qiáng)度成比例。

電子束掃描的方式：掃描可以是逐行掃描（如電視掃描）或逐點(diǎn)掃描。在逐點(diǎn)掃描的情況下，電子束每次只擊中一個(gè)點(diǎn)，但需要非常快的掃描速度來生成完整的圖像。

5. 掃描模式的選擇

快掃描與慢掃描：在掃描電鏡中，掃描可以通過不同的速度進(jìn)行調(diào)整。較快的掃描速度適合快速成像，但可能導(dǎo)致分辨率降低；較慢的掃描速度則能提高圖像分辨率，但需要更長(zhǎng)的時(shí)間。

恒定亮度模式與恒定增益模式：在圖像處理過程中，可以選擇恒定亮度模式或恒定增益模式。恒定亮度模式下，探測(cè)器的增益是恒定的；而在恒定增益模式下，信號(hào)強(qiáng)度會(huì)隨電子束的掃描位置而變化，以保持圖像的對(duì)比度。

6. 點(diǎn)掃描與區(qū)域掃描

點(diǎn)掃描模式：在點(diǎn)掃描模式中，電子束逐點(diǎn)掃描樣品，每次掃描時(shí)只關(guān)注一個(gè)特定位置。這種方式可以提高圖像的分辨率，但掃描速度較慢。

區(qū)域掃描模式：區(qū)域掃描模式中，電子束對(duì)較大的區(qū)域進(jìn)行一次快速掃描。此模式下，圖像生成速度較快，但分辨率通常較低。

7. 掃描電鏡中的像素和分辨率

像素大小：在掃描電鏡中，圖像分辨率與像素大小密切相關(guān)。通過減少電子束掃描的步長(zhǎng)或增大掃描次數(shù)，可以提高圖像分辨率，獲得更細(xì)膩的細(xì)節(jié)。

分辨率與束斑大小：電子束的束斑大小（即電子束的直徑）決定了分辨率的上限。束斑越小，分辨率越高。通常，束斑尺寸會(huì)受到電子槍的質(zhì)量、加速電壓和樣品的影響。

8. 調(diào)節(jié)掃描區(qū)域

可調(diào)掃描范圍：掃描區(qū)域的大小通常可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。較大的掃描區(qū)域適合快速獲取整體圖像，而較小的掃描區(qū)域則適合進(jìn)行細(xì)節(jié)成像或高分辨率成像。

9. 顯示與圖像重建

圖像顯示：隨著電子束的掃描和信號(hào)的采集，顯示系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)更新圖像。在計(jì)算機(jī)中，生成的信號(hào)會(huì)轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像并顯示在屏幕上。

圖像后處理：掃描電鏡系統(tǒng)可以對(duì)圖像進(jìn)行后處理，例如調(diào)節(jié)對(duì)比度、亮度，或者對(duì)圖像進(jìn)行平滑處理，以增強(qiáng)細(xì)節(jié)和提高可讀性。

以上就是澤攸科技小編分享的掃描電鏡中的電子束掃描是如何實(shí)現(xiàn)的。更多掃描電鏡產(chǎn)品及價(jià)格請(qǐng)咨詢