一文读懂 SEM 成像！二次电子、BSE、EBSD、EDS 原理+应用全解析

扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）通过电子束扫描样品表面，通过探测电子与样品相互作用产生的不同信号，形成多种成像模式，每种模式都有其独特的原理和应用场景。以下介绍SEM几种常见的成像模式：

图1 电子束与固体样品作用时产生的信号

二次电子成像（SE）

电子束入射到样品表面后，从样品原子外层激发出核外电子，即二次电子，通过探测这些二次电子成像。二次电子能量较低（通常＜50 eV）且一般在样品表层5-10 nm深度范围内发射出来。其对样品表面形貌十分敏感。因此，能有效显示样品表面形貌。常用于观察样品表面的形貌特征，如表面粗糙度、形态等，具有高分辨率与良好的景深信息。

图2 二次电子成像

背散射电子成像（BSE）

背散射电子源于入射电子束与样品原子核的弹性散射，其能量接近入射电子。样品的原子序数越高，背散射电子的产率越大，因此该成像模式下信号强度直接关联样品的原子序数（Z）。

图3 背散射电子成像

电子背散射衍射成像（EBSD）

EBSD利用背散射电子的衍射效应分析晶体的取向信息，通过检测样品表面激发的背散射电子衍射花样（EBSP），可以确定样品的晶体取向和晶体结构，广泛应用于材料科学领域，用于研究晶体的织构、晶粒尺寸和去取向分布等。

图4 背散射电子衍射成像

能量色散X射线光谱仪（EDS）

EDS常与SEM联用。电子束轰击样品时，会与样品原子的内层电子相互作用，内层电子被击出，原子处于激发态，外层电子跃迁到内层空穴位置，跃迁过程中并释放特征X射线。通过探测特征X射线，可以对样品中的元素进行定性定量分析。

图5 EDS-Mapping例图

来源于中材新材料，作者科普小助手