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掃描電鏡（SEM）的電子束聚焦與掃描是成像的核心機制，整個過程涉及電子槍、電磁透鏡系統(tǒng)和掃描線圈等部件，目的是將電子束精準(zhǔn)地聚焦成細(xì)小的束斑，并以系統(tǒng)控制的方式逐點掃描樣品表面。以下是詳細(xì)解釋：

一、電子束的產(chǎn)生與加速

電子束首先由位于 SEM 頂部的 電子槍 發(fā)出，一般使用鎢絲、場發(fā)射源或 LaB? 熱發(fā)射源。這些電子在高壓（加速電壓）下被加速，形成高速直線電子流。

二、電子束的聚焦機制

電子束須高度集中，形成微米甚至納米級的束斑，這需要精密的聚焦系統(tǒng)：

電磁透鏡（聚光透鏡與物鏡）

電磁透鏡由線圈繞制而成，通過通電產(chǎn)生磁場，作用類似光學(xué)顯微鏡的玻璃透鏡，對電子束進行會聚。

第一組聚光透鏡：粗調(diào)電子束大小和亮度。

第二組聚光透鏡和物鏡透鏡：進一步精細(xì)聚焦電子束到樣品表面，控制束斑尺寸與分辨率。

孔徑光闌（Aperture）

在透鏡之間設(shè)置有可調(diào)孔徑，用于限制電子束直徑和散射角度，影響成像清晰度和束流強度。

三、電子束的掃描原理

一旦電子束被聚焦成束斑，接下來的任務(wù)是控制其按照規(guī)律掃描樣品表面，這通過掃描系統(tǒng)完成：

掃描線圈（X-Y 掃描線圈）

安裝在物鏡附近的電磁線圈通過控制電流，在磁場作用下輕微偏轉(zhuǎn)電子束，實現(xiàn)按行（水平）和按列（垂直）的逐點掃描。

掃描方式通常為光柵掃描，類似電視或顯示器逐行掃描的模式。

同步信號采集與圖像形成

每掃描一個點，樣品表面與電子束相互作用產(chǎn)生信號（如二次電子、背散射電子、X 射線等），被探測器接收并同步記錄。

掃描系統(tǒng)將這些點陣信號按照對應(yīng)的空間順序組合，形成圖像。

四、聚焦調(diào)節(jié)的用戶操作

在實際使用中，操作者可以通過調(diào)節(jié)：

聚焦控制（Focus）：細(xì)調(diào)物鏡透鏡電流，使圖像清晰。

散焦控制（Stigmator）：修正電子束形狀偏差（橢圓形或失圓），保證束斑對稱。

倍率（Magnification）：通過改變掃描面積范圍來放大局部區(qū)域，而非通過物理變焦。