E11 · 电子成像 / 电子谱学

SEM 二次电子表面形貌

围绕固定台阶与三颗颗粒移动侧向探测器，倾转样品，调节工作距离与着陆能量。把计数图像与真实高度图并排比较：同一表面也能看起来像另一个物体。

两侧平均计数 $0$

相对两侧对比 $0\,\mathrm{\%}$

对比信噪比 $0$

探针模糊近似 $0\,\mathrm{nm}$

假定逸出深度 $0\,\mathrm{nm}$

固定颗粒高度 $0\,\mathrm{nm}$

实验任务 $\text{—}$

几何教学模型：假定二次电子产额、余弦收集、射线遮挡与曲率边缘增强；探针模糊为经验项。固定种子的 Poisson 计数在 40 以上用高斯近似。不求解探测器电场、充电或定量高度反演；扫描仅作演示。

先抓重点

N_0=I\tau/e,\quad \bar N(x,y)=N_0Y(x,y)C(x,y)

产额与收集是不同因素；平均计数决定图像采样。

C_{\mathrm{ET}}=(0.08+0.55\max(0,\mathbf n\cdot\mathbf d))V

几何遮挡时假定可见因子降至 0.18；它不是由静电场求得的收集效率。

c=\frac{|Y_1C_1-Y_2C_2|}{Y_1C_1+Y_2C_2},\quad \mathrm{SNR}=c\sqrt{2\bar N}

报告的对比由中央颗粒两侧固定测点定义。

容易误解明亮的边缘一定更高，SEM 图像本身就是高度图。

正确理解固定高度参考与相反探测器剖面提供了反例。二次电子的产生和收集都依赖几何；定量高度测量需要额外信息。

01
预测结果
预测探测器转半圈后，中央颗粒哪一侧变亮。先比较表面目标与相反探测器，再改变样品倾角。
应该观察到： 样品不变，探测几何也能改变图像。边缘增强、遮挡与计数噪声共同决定亮度，因此亮度不能唯一确定高度。
02
操作与核对
让颗粒相对两侧对比至少 15%，信噪比至少 5，探针模糊近似小于 8 nm。再把探测器转到相反方向，解释为什么高度图没有改变。
应该观察到： 用数值目标核对，再对照仪器与数据视图。
03
解释限制
切换轴上收集，随后增加工作距离、降低束流，分别辨认方向阴影、模糊与计数噪声。
应该观察到： 几何教学模型：假定二次电子产额、余弦收集、射线遮挡与曲率边缘增强；探针模糊为经验项。固定种子的 Poisson 计数在 40 以上用高斯近似。不求解探测器电场、充电或定量高度反演；扫描仅作演示。