探索全新扫描电镜成像技术——BEX

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什么是BEX？

BEX是集背射电子和X射线成像于一体的新型微区分析技术，可以在SEM下同步、高效采集背散射电子图像和元素面分布图。

BEX技术能带来哪些新体验？

此前，基于SEM的显微分析大多是静态的、逐步进行的，并且高度依赖用户经验。操作人员通常根据SE/BSE灰度图中的形貌或原子序数衬度进行样品导航，并借助EDS完成精细的成分分析。如果当前区域没有感兴趣的特征，则需要重复以上繁琐步骤。

在BEX技术的支持下，即使样品台移动过程中也能实时呈现试样的形貌、晶体取向、原子序数和元素分布等信息，让复杂样品分析极尽简便迅捷之能。只需稍作停留即可获得高分辨、高质量的元素面分布图，无论是开展更精细的分析还是继续样品导航都如丝般顺滑。

SEM成像技术发展

二次电子成像

自SEM诞生以来二次电子（SE）成像一直是最常见的成像技术之一。SE是样品与高能电子束发生非弹性散射后逸出试样表面的电子，其产额与入射角度相关。它们具有较低的能量（~50 eV）和逸出深度（~10 nm），能够提供丰富的形貌信息。Everhart-Thornley探测器是一种常见的二次电子检测装置，由带正电的法拉第笼、闪烁体和光电倍增管组成。

二次电子（绿色）从样品表层逸出，当电子束入射角度偏离法线时，SE产额增加。SE图像的灰度反映样品表面的起伏情况。加速电压：20 kV，束流：1nA，采集时间：15 s

背散射电子成像

入射电子经弹性散射逸出样品表面形成背散射电子（BSE）。与SE探测器不同，BSE探测器的核心结构是位于极靴正下方的p-n半导体，可以有效地采集能量更高、激发深度更深的BSE信号。

BSE产额随试样的平均原子序数增加而升高，在BSE图像中，越亮的区域意味着更高的原子序数。通过逻辑运算，具有两个或多个分割区域的半导体BSE探测器还可以显示试样表面的起伏信息。

背散射电子（红色）的逸出深度更深，BSE图像的灰度反映了样品的平均原子序数衬度。加速电压：20 kV，束流：1nA，采集时间：15 s

BEX成像

BEX成像系统在极靴正下方集成了BSE与X射线传感器。后者通常是硅漂移探测器（SDD），用于分析特征X射线，其工作原理与EDS相同。软件算法能够自动识别谱图中存在的元素并进行配色，最终输出与BSE信号叠加的彩色图像。

与SE或BSE成像技术相比，BEX成像技术在相同采集时间和工作条件下提供了更丰富的样品组成和元素分布信息。

与常规EDS系统相比，BEX系统具有更大的立体角和更高的X射线计数率。此外，BEX系统的特殊设计消除了样品表面起伏在元素面分布图中产生的阴影效应，并拓宽了X射线成像时可用的工作距离范围。

同步检测BSE（红色）和X-ray信号（蓝色）；（b）BEX成像结果。加速电压：20 kV，束流：1nA，采集时间：15 s