掃描電鏡是一種利用聚焦電子束掃描樣品表面，通過檢測電子與樣品相互作用產生的信號來成像的分析工具。其工作模式多樣，以下為您詳細介紹：

一、基本工作原理

SEM掃描電鏡通過電子槍發射高能電子束（加速電壓通常為1-30 keV），經電磁透鏡聚焦成納米級探針，在掃描線圈作用下逐點掃描樣品表面。電子束與樣品相互作用激發多種信號，如二次電子、背散射電子、特征X射線等，這些信號被探測器收集并轉換為電信號，*終形成樣品表面的形貌或成分圖像。

二、主要工作模式

二次電子成像模式（SE）

原理：檢測樣品表面逸出的低能二次電子（能量<50 eV），信號強度對表面形貌敏感。

特點：分辨率*高（可達亞納米級），圖像立體感強，適用于觀察表面微觀形貌（如顆粒形狀、裂紋、生物組織等）。

應用：材料斷口分析、細胞表面觀察、納米材料形貌表征。

背散射電子成像模式（BSE）

原理：檢測被樣品原子反彈的高能電子（能量>50 eV），信號強度與原子序數相關。

特點：成分襯度明顯，原子序數越大區域越亮，適用于區分不同相或成分分布。

應用：合金相分布分析、陶瓷材料界面研究、礦物成分鑒定。

特征X射線分析模式（EDS）

原理：通過能譜儀檢測樣品受激發產生的特征X射線，進行元素定性定量分析。

特點：可識別元素種類及含量，結合面掃描/線掃描實現元素分布映射。

應用：材料成分分析、污染物檢測、生物樣品元素定位。

三、擴展工作模式

環境掃描電鏡模式（ESEM）

特點：允許在低壓（如1-10 Torr）或環境氣氛（如濕氣、液體）下觀察樣品。

應用：濕潤樣品、生物組織、含液材料觀察，避免傳統SEM需干燥的局限性。

低真空掃描電鏡模式

特點：在低真空（如10-100 Pa）環境中工作，減少不導電樣品充電效應。

應用：未鍍導電膜的絕緣體（如塑料、陶瓷）直接觀察。

電子背散射衍射模式（EBSD）

原理：結合EBSD探測器分析背散射電子衍射花樣，獲取晶體取向、織構信息。

應用：材料微觀織構分析、晶粒取向映射、相鑒定。

陰極發光模式（CL）

原理：檢測樣品受電子束激發產生的可見光/紅外光。

應用：地質樣品（如礦物）成分分析、半導體材料缺陷檢測。

四、工作模式對比

五、Z新發展

多模態聯用：集成EDS、EBSD、CL等技術，實現形貌-成分-晶體結構多維分析。

智能分析：結合AI算法，自動化識別圖像特征（如缺陷、顆粒尺寸統計）。

原位觀測：開發加熱臺、拉伸臺等附件，實現材料動態過程（如相變、裂紋擴展）實時研究。

總結

掃描電鏡通過多樣化的工作模式，在材料科學、生物醫學、電子工程等領域展現出強大的分析能力。從基礎形貌表征到多模態研究，SEM掃描電鏡始終是推動微觀世界探索的重要工具。隨著技術進步，其應用場景和功能將持續拓展。