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干貨分享 | 掃描電鏡(SEM)如何看透納米世界？

原創(chuàng)

2025-06-05 17:30:00

技術(shù)文章

作者： SGS_SEMI

訪問(wèn)次數(shù)： 549

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掃描電鏡(SEM)的技術(shù)演進(jìn)之路
掃描電鏡的概念和技術(shù)起源于20世紀(jì)30年代，最早是由德國(guó)物理學(xué)家Max Knoll和Ernst Ruska首次提出了掃描電子顯微鏡的概念，經(jīng)過(guò)科學(xué)家們不斷研究與技術(shù)革新，第一臺(tái)實(shí)用化的商品掃描電子顯微鏡在英國(guó)誕生。2002 年，首臺(tái)高分辨場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡問(wèn)世，推動(dòng)了掃描電鏡技術(shù)的發(fā)展。

掃描電鏡(SEM)工作原理

SGS掃描電鏡(SEM)設(shè)備

掃描電鏡是利用電子槍發(fā)射電子束，高能入射電子轟擊樣品表面時(shí)，被激發(fā)的區(qū)域?qū)a(chǎn)生二次電子、背散射電子、俄歇電子和特征X射線等信號(hào)，通過(guò)對(duì)這些信號(hào)的接受、放大和顯示成像，可觀察到樣品表面的特征，從而分析樣品表面的形貌、結(jié)構(gòu)、成分等。

掃描電鏡(SEM)原理圖

掃描電鏡(SEM)主要成像模式

二次電子成像(SE)
二次電子是通過(guò)被入射電子激發(fā)出來(lái)的試樣原子中的外層電子與樣品表面附近的電子發(fā)生相互作用，賦予其部分動(dòng)能后，這些電子便脫離原子核成為自由電子。因?yàn)槎坞娮幽芰亢艿?，只有靠近試樣表面幾納米深度內(nèi)的電子才能逸出表面，因此主要運(yùn)用于試樣表面形貌觀察。
背散射電子成像(BSE
背散射電子是通過(guò)入射電子在試樣中經(jīng)散射后，再次逸出樣品表面的高能電子，其能量接近入射電子能量（通常大于50eV）。高能量的電子束在轟擊樣品表面，與樣品中的原子發(fā)生相互作用，產(chǎn)生背散射電子。背散射電子與試樣樣品的原子序數(shù)密切相關(guān)，并隨著試樣原子序數(shù)的增大而增大，背散射電子像能夠顯示出樣品的成分襯度，因此主要運(yùn)用于研究材料的微觀結(jié)構(gòu)，成分分析和元素分布。

多元應(yīng)用：從材料學(xué)到半導(dǎo)體的跨領(lǐng)域?qū)嵺`
掃描電子顯微鏡憑著其高分辨率圖像（納米級(jí)）、大景深和多功能（搭配能譜儀EDS）分析能力在多個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。因其獨(dú)特的成像方式和性能，使得它在材料學(xué)、生物學(xué)、半導(dǎo)體與電子器件等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域中都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

掃描電鏡(SEM)經(jīng)典案例賞析

SEM示圖
SEM示圖