SEM扫描电镜的测试模式有几种？一文解析成像、成分与晶体学分析全场景

在材料表征、纳米技术及工业检测领域，扫描电镜以其高分辨率、大景深及多功能性成为核心工具。不同于光学显微镜的局限，SEM扫描电镜通过电子束与样品相互作用获取信息，其测试模式覆盖形貌观察、成分分析到晶体学研究。本文将围绕“扫描电镜的测试模式”展开，系统梳理主流技术类型与应用场景，助力用户**选择检测方案。

一、二次电子成像（SEI）：表面形貌的“高清摄影师”

二次电子成像（Secondary Electron Imaging, SEI）是SEM扫描电镜*基础的测试模式。通过检测样品表面激发的二次电子信号，还原三维形貌细节。

技术原理：电子束轰击样品表面，激发低能二次电子，其产额与表面形貌密切相关。

核心优势：

分辨率可达纳米级，清晰呈现表面凹凸、颗粒分布等细节。

适用于金属、陶瓷、高分子等绝大多数固体材料。

典型应用：材料断口分析、纳米结构表征、薄膜粗糙度测量。

二、背散射电子成像（BSE）：成分差异的“透视眼”

背散射电子成像（Backscattered Electron Imaging, BSE）通过收集高能背散射电子信号，反映样品成分或晶体取向差异。

工作原理：原子序数越高，背散射电子产额越大，成像亮度越高。

独特价值：

区分多相材料（如合金、矿物）的成分分布。

识别晶体取向（结合电子通道效应）。

应用场景：金属相分布分析、地质样品矿物鉴定、半导体掺杂研究。

三、能谱分析（EDS）：从形貌到成分的“一站式检测”

能谱分析（Energy Dispersive Spectroscopy, EDS）是SEM的重要附加功能，通过X射线探测器实现元素定性定量分析。

技术亮点：

同步获取形貌图像与元素分布图（面扫描/线扫描）。

检测范围覆盖B-U元素，含量低至0.1%亦可识别。

典型案例：

合金元素偏析分析。

微电子器件污染源追踪。

四、电子背散射衍射（EBSD）：晶体学的“纳米地图”

电子背散射衍射（Electron Backscatter Diffraction, EBSD）通过分析背散射电子的菊池衍射花样，解析晶体取向与相分布。

核心功能：

绘制晶粒取向图（Orientation Mapping）。

计算晶界特征、织构强度及应变分布。

应用领域：

金属材料力学性能预测。

地质样品变形机制研究。

五、电压衬度成像（VCI）：电学性能的“可视化探测”

电压衬度成像（Voltage Contrast Imaging, VCI）利用样品电位差异导致的二次电子产额变化，实现电学性能表征。

技术原理：导电区域与绝缘区域的电子发射效率不同，形成明暗对比。

应用场景：

半导体器件漏电路径定位。

薄膜太阳能电池缺陷检测。