（SEM）中二次电子（BSE）像和能量色散光谱（EDS）数据的信号原理、图像特点及解读方法SE像用于表征微观形貌，BSE像用于区分成分差异，EDS用于成分定性和半定量分析图1：电子束与样品作用激发各种信号。

二次电子（SE）像

SEM中最常用的成像信号，几乎所有材料的微观形貌表征都依赖它。要读懂二次电子图像，首先得理解其信号来源与形貌的关联逻辑。

信号原理

SEM的入射电子束（能量通常5-30—价电子获得能量后脱离原子束缚，从样品表面逸出，这些逸出的电子就是二次电子Electron，SE）。

1.：二次电子信号仅反映样品 “最表层” 的结构信息。

对形貌极敏感样品表面的凹凸起伏会直接影响二次电子的“逃逸效率”：

：入射电子束易与表层原子作用，二次电子能顺利逸出，探测器收集到的信号强，在图像中呈现亮区；

：二次电子逸出时会被周围结构遮挡，探测器收集到的信号弱，在图像中呈现暗区。

图4：形貌衬度原理。

这种“亮凸暗凹”的信号差异，正是二次电子图像能呈现三维立体形貌的核心原因。

数据解读

通过明暗分布还原表面拓扑结构：在低放大倍数下，观察样品的整体结构特征——例如金属粉末是否团聚、聚合物薄膜是否存在裂纹、陶瓷样品是否含有气孔。

微观尺寸测量SEM图像右下角通常标注，如“Scale bar=1 μm”），使用软件（如）测量关键尺寸——包括纳米颗粒的直径、纤维的直径与长度、孔洞的孔径等。

10.1038/s41467-025-58339-8二次电子图像能清晰呈现样品表面的微小缺陷，这些缺陷往往对材料性能至关重要：

：凹陷类缺陷如金属表面的腐蚀坑（暗点）、聚合物的应力裂纹（暗线），需结合实验背景分析成因图6：纳米晶镍受应力后表面裂缝的二次电子像。DO：。

背散射电子（BSE）像

BackElectron，BSE）的核心价值区分样品的成分差异入射电子束与样品作用时，一部分电子会与样品原子的原子核发生弹性碰撞——（BSE）。

背散射电子的强度与样品原子序数（——原子序数越大，原子核对入射电子的散射能力越强，背散射电子的产额越高，探测器收集到的信号越强。

（如金属（如聚合物中的（如纯此外，背散射电子的产生深度较深（几百纳米到几微米），能反映样品“近表层”的成分分布图8：二次电子像与背散射电子像的对比图。

数据解读

“通过明暗差异对应原子序数差异”1）成分分布

2）成分定性

若未知样品的成分，可通过背散射电子的明暗程度初步定性：

：通常为高原子序数元素（如金属中亮区Fe、Cu，Z=26-29）；

：低原子序数元素（如注意：这是定性判断，不能直接确定元素种类（如亮区可能是图9：三种合金的背散射电子像。DOI：10.1038/s41586-025-09516-8。

EDS数据

Dispersive与配套使用的成分分析工具，能实现定性和半定量分析。

信号原理

，外层电子会跃迁到内层空位，跃迁过程中释放的能量以“特征X射线”图10：特征X射线激发示意图。

：根据特征–元素” 一一对应）；

定量分析X射线的强度（峰面积）计算元素含量（强度越高，含量通常越高，需经校正）。

数据解读

能谱图和（包含元素符号、原子百分比、重量百分比）呈现：

核心骤：——例如在2.01keV处出现峰，对应Cu元素。

EDS的检测限通常为（重量百分比），低于此含量的元素可能无法检出（或峰强度过低，难以与背景区分），不能仅凭无峰判断元素不存在。

EDS定量分析结果通常以“原子百分比（At%）”呈现，需注意：定量结果是相对值，而非绝对值。EDS定量结果不能替代化学分析（如ICP-MS、元素分析C、O、N等轻元素的特征X射线能量低（），易被样品或探测器吸收，定量误差较大。

3：

“线扫描”和“面扫描”线扫描——例如分析金属涂层与基体的界面，线扫描曲线中涂层元素（如Cr）的强度从表面到基体逐渐降低，基体元素（如Fe）的强度逐渐升高，可直观确定涂层厚度。

Ti/SKDTi/ITO/SKD面扫描：EDS信号，生成（不同颜色代表不同元素，颜色深浅代表含量高低）图13：三金属Fe-Co-Ni MOF的FE-SEM-EDS元素分布图。DOI：10.1021/jacs.1c10963。