與光學(xué)顯微鏡不同，掃描電子顯微鏡（SEM）利用電子而不是光線生成所研究樣品的圖像。為了理解掃描電鏡的工作原理，我們必須了解背散射電子（BSEs）。

       背散射電子是高能電子，可用于獲取樣品各元素分布的高分辨率圖像。

       為了描述背散射電子是如何發(fā)揮作用的，可以假設(shè)圍繞地球旋轉(zhuǎn)的小行星不受萬有引力作用發(fā)生偏移回到太空。同樣，當(dāng)樣品被原子轟擊時，一些帶負(fù)電的電子不受帶正電的原子核吸引，被反射或“背散射”出樣品。

入射電子與原子核相互作用后散射示意圖

       背散射電子的產(chǎn)生隨元素質(zhì)量的不同而不同。一般來說，較重的元素其原子核更大，對入射電子的偏轉(zhuǎn)作用比較輕的元素更強(qiáng)烈。因此，與較輕的元素（如硅，其原子序數(shù)Z=14）相比，較重的元素（如銀，其原子序數(shù)Z=47）在掃描電鏡成像中顯得更亮，因為更多的背散射電子從樣品表面射出。

掃描電鏡下的太陽能電池成像，與較輕元素硅相比，較重元素銀顯得更亮。

       通常將探測器直接置于樣品上方檢測背散射電子，這種探測器由半導(dǎo)體材料構(gòu)成（通常是硅）。撞擊探測器的背散射電子激發(fā)硅電子，形成電子空穴對。半導(dǎo)體探測器只對高能電子敏感，因此可用于檢測背散射電子。

       背散射電子產(chǎn)生的自由電子和電子空穴對可以在重組前被分離，從而產(chǎn)生電流。該電流可以通過電子電路進(jìn)行測量，Z終將其轉(zhuǎn)換為關(guān)于樣品元素信息的高分辨率圖像。

       背散射電子圖像質(zhì)量可以根據(jù)研究人員的目標(biāo)隨意調(diào)節(jié)。例如，使用更高的加速電壓，電子穿透深度會增加，使得樣品表面的薄膜層難以觀察。如果研究人員想要研究樣品表面薄膜層，就必須使用較低加速電壓的入射電子束。

       5kV 和15kV加速電壓下錫球樣品的及其上的碳泥片背散射電子成像。碳泥片很暗，在15kV的加速電壓下難以觀察。

       背散射電子可用于獲取樣品元素的高分辨率圖像。通過清楚地了解背散射電子的工作原理和操縱變量，用戶可以獲取高分辨率圖像用于研究所需。

（來源：賽默飛世爾材料與結(jié)構(gòu)分析）