说明：本文华算科技主要介绍扫描电子显微镜里二次电子、背散射电子、EBSD 和 EDS 四类信号的来源、逃逸深度，以及它们分别读取的形貌、成分、取向和元素信息。
SEM靠哪些信号成像？
扫描电子束打进样品，在表面以下激发出一团泪滴状的相互作用区。入射电子在这团区域里多次散射，激发出二次电子、背散射电子和特征 X 射线，还在晶体里产生背散射衍射花样。不同信号来自不同深度，携带不同信息。
信号的逃逸深度决定它看多深。二次电子能量低，只有表层几纳米的能逃出来，对形貌敏感；背散射电子能量高，从更深处返回，带原子序数信息；特征 X 射线来自更深、更宽的区域，给出元素成分。SEM 配不同探测器，分别收集这几路信号。
同一束电子、同一个位置，能分出好几种信号。二次电子探测器、背散射探测器、EBSD 相机和 EDS 谱仪各收一路，把同一区域成像成形貌图、成分衬度图、取向图和元素分布图。同一张图的亮暗，含义跟着所用信号走。看懂一张 SEM 图，要分清它来自哪种探测器。
二次电子怎样给出表面形貌？
二次电子是入射电子把样品原子外层电子撞出来的低能电子。能量一般低于 50 电子伏，只有表面几纳米内产生的二次电子能逃逸成像，因而对表面起伏极其敏感。样品表面的凸起、凹坑、台阶和颗粒边缘，发射二次电子的效率不同，图像就出现明暗。
边缘和尖角处二次电子逃逸面积大、亮度高，这就是边缘效应。二次电子像有强烈的立体感和景深，像打了侧光的地形图。它给出的是形貌信息，与成分关系不大。分辨率高、景深大，二次电子像是观察纳米颗粒、多孔结构和断口的主力。
焊点不同区域的二次电子像，把柱状晶、等轴晶和第二相的形貌轮廓勾勒出来。表面形貌、颗粒大小和断裂痕迹，在二次电子像里看得清楚。二次电子像的亮暗主要来自表面几何，不要把它当成成分图读，要看成分，得换背散射或 X 射线信号。
背散射电子怎样给出成分衬度？
背散射电子是入射电子被原子核以大角散射弹回的高能电子。原子序数越大，弹回的背散射电子越多，图像越亮，背散射像的亮暗对应平均原子序数。重元素区域发亮，轻元素区域发暗，无需染色就能分出不同的相和成分带。
背散射电子来自更深的区域，对表面起伏不如二次电子敏感。它带的是成分衬度，也带一部分晶体取向信息。同一张图里，亮区富集重元素，暗区富集轻元素，第二相和偏析带一眼分得开。
硅偏析区的背散射像里，富硅的第二相和铝基体的灰度分开。背散射和二次电子常一起拍，一张读成分、一张读形貌。配上线扫和面扫 X 射线，背散射的灰度差能进一步定到具体元素。背散射像负责快速找出成分不均匀的位置，再由 EDS 确定元素种类。
EBSD怎样读取晶粒取向和晶界？
EBSD 收的是背散射电子在晶体里衍射形成的菊池花样。每个晶粒的取向不同，菊池花样的几何不同，软件解出花样就得到该点的晶体取向。把样品逐点扫描，再用颜色编码取向，就得到取向分布图。
取向图用反极图颜色表示每个晶粒朝哪个方向。颜色相近的区域取向接近，颜色突变的地方对应晶界，相邻取向差的大小区分大角晶界和小角晶界。EBSD 还能给出晶粒尺寸、织构、再结晶比例和局部取向差。
焊点不同区域的反极图，把等轴晶区和柱状晶区的取向分布和晶粒形态分开。EBSD 给的是晶体学信息，二次电子和背散射给的是形貌和成分，三者读的是不同物理量。EBSD 配合背散射衬度，把取向梯度和变形带也标出来。一张取向图，回答的是晶粒怎么排、晶界在哪、织构强不强。
EDS怎样给出元素成分和分布？
入射电子把原子内层电子打掉，外层电子填回来时放出特征 X 射线。每种元素的特征 X 射线能量固定，EDS 谱仪按能量把它们分开，就认出有哪些元素。谱图上每个峰对应一种元素，峰的高低反映该元素的含量。
EDS 既能做点分析，也能做线扫和面扫。点分析给一个位置的元素组成，线扫给元素沿一条线的浓度变化，面扫给元素在视场里的二维分布。面扫图上每种元素一张图，颜色亮的地方该元素富集。EDS 的空间分辨率受 X 射线激发体积限制，比二次电子像粗。
偏析带里第二相的 EDS 谱，给出硅、镁等元素的富集程度。背散射圈出成分不均的区域，EDS 再定是哪种元素富集，两步配合定位偏析和第二相。EDS 报元素种类和大致含量，定量还要标样和基体校正。四种信号合起来，SEM 一次给出形貌、成分、取向和元素分布。
