在材料檢測與研發中，科研人員常常面臨一個抉擇：用掃描電鏡（SEM）看清樣品形貌后，若想進一步分析其成分、缺陷或發光特性，往往需要切換模式、更換探測器，甚至動用另一臺專用設備。這個過程耗時耗力，還可能丟失關鍵的原位關聯信息。

日本電子（JEOL）發布的應用文檔，展示了一款低真空混合二次電子探測器（LHSED）如何為解決這一痛點提供新思路。它并非要取代任何專用分析設備，而是通過硬件創新，讓一臺常規的掃描電鏡在完成本職高分辨率形貌成像的同時，近期我司新推出升級了額外具備了快速獲取材料發光特性信息的能力。

技術核心：從“單一采集"到“光電雙路"的集成

傳統掃描電鏡的探測器各司其職：二次電子（SE）探測器負責形貌，背散射電子（BSE）探測器負責成分襯度，而要進行陰極發光（CL）分析則需要復雜的光學系統。LHSED的創新在于，它在一個探測器中集成了兩套信號采集通路。

1. 電子信號通路：繼承并優化了低真空下的氣體放大技術，用于采集高質量的二次電子圖像，尤其改善了低真空模式下的實時成像速度和信噪比。

2. 光信號通路：新增了直接采集樣品受電子束激發所產生光信號（即陰極發光）的功能。

LHSED信號采集原理

LHSED的三種模式表

用戶只需在軟件界面切換“LSED-P"（形貌優先）或“PD"（發光分析）模式，即可在同一位置、同一時間點，先后獲得表面的精細形貌圖和反映材料內部缺陷、雜質或相分布的發光對比圖。這種設計避免了樣品移動和重新尋找視野，保證了兩種信息嚴格的空間對應關系。

價值體現：不是替代，而是效率與洞察力的提升

根據應用文檔中的案例，這項集成技術在實際工作中帶來了可驗證的效率提升與功能補充。

1. 成像體驗優化，操作更流暢

文檔通過對比名片表面的圖像直觀展示，在低真空模式下，新探測器的LSED-P模式獲得的實時圖像更平滑、細節更清晰。這使得用戶在觀察不導電樣品時，能更快地對焦和導航，將操作時間轉化為分析時間。

名片表面的低真空二次電子圖像。加速電壓5kV，放大倍率x30,000，掃描時間0.15秒;傳統低真空二次電子探測器(左)，低真空混合二次電子探測器（右，LSED-P模式）

2. 快速篩查定位，引導深入分析
對于混合樣品中發光特性不同的組分，PD模式能實現快速可視化篩查。例如，在鋅粉中定位發光的氧化鋅夾雜物，或在LED芯片斷裂面快速定位發光區域。這相當于為研究人員提供了一個“材料特性指示器"，能快速鎖定感興趣區域，從而更有目的地使用能譜儀（EDS）或專業CL系統進行后續定量分析，提升了整體研究的工作流效率。

Zn顆粒及其中ZnO顆粒的SEM圖像和元素面分布圖像。加速電壓：10kV，放大倍率：x3,000

Zn顆粒和ZnO顆粒的拼接圖像。加速電壓5kV，單視野放大倍率x30,000，觀察范圍0.852x0.314mm

3. 缺陷直觀呈現，提供質量控制新視角
在氮化鎵（GaN）半導體襯底的檢測中，文檔顯示PD模式可以清晰揭示傳統電子圖像難以顯現的晶體位錯網絡。結合圖像處理軟件，可對這些缺陷進行快速統計和面積估算。這為半導體工業的工藝監控和失效分析提供了一個快速、直觀的輔助工具。

(a)晶體中的滑移變形，(b)位錯

PD圖像與圖像分析軟件的結合可用于GaN的位錯面積和位錯密度測試

小結：掃描電鏡功能的實用拓展

日本電子的這項LHSED技術，其核心價值在于通過探測器層面的集成創新，務實拓展了掃描電鏡的平臺功能。

它使得形貌觀察與材料發光特性分析這兩個原本分離的工作步驟，得以在單一設備上無縫銜接。這尤其適用于需要將微觀結構與材料性能進行快速關聯的領域，如半導體失效分析、新型光電材料研發、地質礦物鑒定等。

對于用戶而言，它意味著在不解破真空、不更換樣品的前提下，就能獲得更豐富、更具關聯性的多維信息，從而做出更高效、更準確的分析決策。這標志著掃描電鏡正從一個的成像工具，向一個功能更集成、信息更立體的綜合分析平臺演進。