掃描電鏡電子束穿透成像效應

掃描電鏡信號出射深度或信號從樣品表面發射的面積大小，決定了掃描電鏡探測樣品信息的空間分辨率。電子束樣品相互作用區和被測信號取樣區這兩個概念對于圖像解釋和定量x射線顯微分析都很重要。
評估電子束樣品作用區的三個主要變量

1)平均原子序數Z ，原子序數高作用區越小；

2)束電子能量Kev ，束電子能量越低，作用區越小；

3)傾斜角度θ，傾斜角越大作用區越小

在精細電子顯微分析中，往往通過蒙特卡洛模擬來判定電子束樣品作用區及各種散射信號取樣空間。

為表征微觀表面真實形貌，往往采用低的加速電壓或低的電子束著陸電壓，減小作用區，降低信號出射深度。
二次電子（SE）信號常用于表征形貌，逃逸深度一般在幾個納米到幾十納米，然而SE信號來源非常復雜，有來自入射束產生的SE1，很大一部分是背散射電子逃逸出表面過程中產生的SE2，還有背散射電子撞機樣品室的表面產生的SE3，這些SE可能同時被探測器接收，那么我們就會看到如下兩個較為極端情況下，SE信號樣品取樣區分布和成像效果。事實上只有SE1才能精細表征表面形貌. SE2/3產額與BSE信號產額正相關，因此攜帶了較為粗糙的形貌信息和成分信息。
當使用高束能量，由于作用區增大，SE的絕大部分是SE2/3，30nm碳膜表層SE1信號反差已經微不足道，電子束成像就幾乎無視其存在了，因此圖像變得透明，直接看到下面光柵。這種效應可以稱為電子束穿透成像效應。
        
        


      


采用3kv、5kv、10kv、15kv、20kv、25kv、30kv，更為連續的加速電壓，觀察金屬表面碳物質附著物，印證電子束穿透成像效應。 

   












圖像解釋：

3-5kv下表現出良好碳質結構形態，此時電子束的穿透深度大約為500nm ~ 1微米 ，不足以穿透樣品且碳質結構表面SE信號為反差主導。

10kv，電子束穿透深度大約為2微米，應該沒有穿透中心的炭黑部位，此時SE2/3為主導，幾無形貌反差，成分反差明顯。

15kv以上，電子束開始穿透碳黑部位，SE2/3為反差主導，且基底的BSE出現一定形貌反差，加速電壓越高，來自基底的SE2/3主導反差越來越高，越來越無視炭黑存在。