原子序数衬度又称为化学成分衬度，它是利用对样品微区原子序数或化学成分变化敏感的物理信号作为调制信号得到的一种显示微区化学成分差别的像衬度。这些信号主要有背散射电子、吸收电子和特征X射线等。

背散射电子的信号既可用来进行形貌分析，也可用于成分分析。在进行晶体结构分析时，背散射电子信号的强弱是造成通道花样衬度的原因。

背散射电子形貌衬度特点

用背散射电子信号进行形貌分析时，其分辨率远比二次电子低，因为背散射电子是在一个较大的作用体积内被入射电子激发出来的，成像单元变大是分辨率较低对的原因。因此，背散射电子的能量很高，它们以直线轨迹逸出样品表面，对于背向检测器的样品表面，因检测器无法收集到背散射电子而变成一片阴影，因此在图像上显示出很强的衬度，衬度太大会失去细节的层次，不利用分析。

用二次电子信号作形貌分析时，可以在检测器收集栅上加以一定大小的正电压（一般为250~500V)，来吸引能量较低的二次电子，使它们以弧形路线进入闪烁体，这样在样品表面某些背向检测器或凹坑等部位上逸出的二次电子也能对成像有所贡献，图像层次（景深）增加，细节清楚。

下图为背散射电子和二次电子的运动路线以及它们进入到检测器时的情景。

虽然背散射电子也能进行形貌分析，但是它的分析效果远不及二次电子。因此，在做无特殊要求的形貌分析时，都不用背散射电子信号成像。

背散射电子原子序数衬度原理

下图给出了原子序数对背散射电子差额的影响。

在原子序数Z＜40范围内，背散射电子的差额对原子序数十分敏感。在进行分析时，样品上原子序数较高的区域中由于收集到的背散射电子数量较多，故荧光屏上的图像较亮。

因此，利用原子序数造成的衬度变化可以对各种金属和合金进行定性的成分分析。样品中重元素区域相对于图像上是亮区，而轻元素则为暗区。当然，在进行精度稍高的分析时，必须事先对亮区进行标定，才能获得满意的结果。

用背散射电子进行成分分析时，为了避免形貌衬度对原子序数衬度的干扰，被分析的样品只进行抛光，而不必腐蚀。

对有些既要进行形貌分析又要进行成分分析的样品，可以采用一对检测器收集样品同一部位的背散射电子，然后把两个检测器收集到的信号输入计算机处理，通过处理可以分别得到放大的形貌信号和成分信号。下图说明了这种背散射电子检测器的工作原理。

￭（a）中A和B表示一对半导体硅检测器。如果一成分不均匀但表面抛光平整的样品作成分分析时，A、B检测器收集到的信号大小是相同的。把A和B的信号相加，得到的是信号放大一倍的成分像；把A和B信号相减，则成一条水平线，表示抛光表面的形貌像。

￭ （b）是均一成分但表面起伏的样品进行形貌分析时的情况。例如分析图中的点P，P位于检测器A的正面，是A收集到的信号较强，但点P背向检测器B，使B收集到较弱的信号，若把A和B的信号相加，则二者正好抵消，这就是成分像；若把A和B二者相减，信号放大就成了形貌像。

￭ （c）如果待分析的样品成分既不均匀，表面又不光滑，仍然是A、B信号相加是成分像，相减是形貌像。

利用原子序数衬度来分析晶界上或晶粒内部不同种类的析出相是十分有效的。因为析出相成分不同，激发出的背散射电子数量也不同，致使扫描电子显微图像上出现亮度上的差别。从亮度上的差别，我们就可根据样品的原始资料定性地判定析出物相的类型。

吸收电子的产额与背散射电子相反；样品的原子序数越小，背散射电子越少，吸收电子越多，反之样品的原子序数越大，则背散射电子越多，吸收电子越少。因此，吸收电子像的衬度是与背散射电子和二次电子像的衬度互补的。因为I0=Is+Ib+Ia+It，如果试样较厚，透射电子流强度It=0，故Is+Ib+Ia=I0。因此，背散射电子图像上的亮区在相应的吸收电子图像上必定是暗区。

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