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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定路徑掃描樣品表面，不同位置的電子相互作用產生信號，形成圖像。以下是電子束掃描的工作原理和實現方式：

1. 電子束的產生與加速

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

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

聚焦系統：加速后的電子束通過電磁透鏡系統進行聚焦，形成一個細小的電子束，這個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

掃描信號的產生：電子束的掃描路徑是由一個偏轉系統控制的，通常是由一對X和Y軸的偏轉線圈組成。通過在X和Y軸上施加適當的電流或電壓，能夠控制電子束在樣品表面沿著二維網格（像素）進行掃描。水平掃描：電子束從左到右逐行掃描，沿水平方向運動。

垂直掃描：在完成一行掃描后，電子束會稍微移動到下一行，繼續掃描，直到完成整個圖像區域的掃描。

電子束的連續掃描：掃描過程一般是連續的，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，形成一個完整的掃描圖像。每個掃描周期對應圖像中的一個像素。

3. 信號的采集與成像

電子與樣品相互作用：當電子束擊中樣品表面時，會發生多種物理相互作用，如彈性散射、非彈性散射、次級電子發射、X射線發射等。這些相互作用產生的信號被探測器捕捉并轉換為電信號：二次電子（SE）主要用于表面形貌成像。

背散射電子（BSE）提供關于樣品組成的對比度信息。

X射線用于元素分析（如EDX分析）。

信號處理：通過電子束掃描樣品并收集到信號后，探測器的輸出信號被放大并傳輸到顯示系統。圖像的每個像素值對應一個電子束掃描位置的信號強度。

4. 圖像的生成

信號與像素的關聯：每個掃描位置的信號（如二次電子的強度）被與圖像中的一個像素關聯。隨著電子束逐行掃描，信號逐漸被累積，每個像素的亮度與信號強度成比例。

電子束掃描的方式：掃描可以是逐行掃描（如電視掃描）或逐點掃描。在逐點掃描的情況下，電子束每次只擊中一個點，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行調整。較快的掃描速度適合快速成像，但可能導致分辨率降低；較慢的掃描速度則能提高圖像分辨率，但需要更長的時間。

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，探測器的增益是恒定的；而在恒定增益模式下，信號強度會隨電子束的掃描位置而變化，以保持圖像的對比度。

6. 點掃描與區域掃描

點掃描模式：在點掃描模式中，電子束逐點掃描樣品，每次掃描時只關注一個特定位置。這種方式可以提高圖像的分辨率，但掃描速度較慢。

區域掃描模式：區域掃描模式中，電子束對較大的區域進行一次快速掃描。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。通過減少電子束掃描的步長或增大掃描次數，可以提高圖像分辨率，獲得更細膩的細節。

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，束斑尺寸會受到電子槍的質量、加速電壓和樣品的影響。

8. 調節掃描區域

可調掃描范圍：掃描區域的大小通常可以根據需要進行調節。較大的掃描區域適合快速獲取整體圖像，而較小的掃描區域則適合進行細節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的采集，顯示系統會實時更新圖像。在計算機中，生成的信號會轉換成數字圖像并顯示在屏幕上。

圖像后處理：掃描電鏡系統可以對圖像進行后處理，例如調節對比度、亮度，或者對圖像進行平滑處理，以增強細節和提高可讀性。

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現的。更多掃描電鏡產品及價格請咨詢