二次電子

概述

二次電子（Secondary electrons），又稱次級電子，是描述物體表面被一主要輻射照射後，發射出的低能量產物電子。該主要輻射可以是具有足夠能量的離子、電子或是光子。二次電子屬於二次發射（en:Secondary emission）的一種。

這是一種真空中的自由電子。由於原子核和外層價電子的結合力能很小，因此外層的電子比較容易和原子脫離，使原子電離。一個能量很高的入射電子射入樣品時，可以產生許多的自由電子，這些自由電子中90%是來自樣品原子外層的價電子。

二次電子的能量較低，一般不超過50eV。大多數二次電子只帶有幾個電子伏的能量。

電子在固體裡的非彈性平均自由徑（inelastic mean free path）通常是具有普遍性，也就是說無關於什麼材料。這個距離對金屬來說，通常是在幾個納米；對絕緣體來說，在幾十個納米，一般來說距離越小測量精度越高。而對低能量的電子（< 5 eV）來說，則有更長的平均自由徑。

二次電子一般都是在表層5~10nm深度範圍內發射出來的，它對樣品的表面形貌十分敏感，因此，能非常有效的顯示樣品的表面形貌。

但二次電子的產額和原子序數之間沒有明顯的依賴關係，所以不能用它來進行成分分析。

二次電子崩：當初始電子崩發展到陽極時，初始電子崩中的電子迅速跑到陽極上中和電量。留下來的正離子作為正空間電荷使後面的電場受到畸變和加強，同時向周圍放射出大量光子。這些光子在附近的氣體中導致光游離，在空間產生二次電子。它們在正空間電荷所畸變和加強了的電場的作用下，又形成新的電子崩，稱二次電子崩。

二次電子像主要是反映樣品表面10nm左右的形貌特徵，像的襯度是形貌襯度，襯度的形成主要取於樣品表面相對於入射電子束的傾角。[2]

如果樣品表面光滑平整（無形貌特徵），則不形成襯度；而對於表面有一定形貌的樣品，其形貌可看成由許多不同傾斜程度的面構成的凸尖、台階、凹坑等細節組成，這些細節的不同部位發射的二次電子數不同，從而產生襯度。

二次電子像解析度高、無明顯陰影效應、場深大、立體感強，是掃描電鏡的主要成像方式（特別適用於粗糙樣品表面的形貌觀察），在材料及生命科學等領域有著廣泛的套用