在扫描电子显微镜（SEM, Scanning Electron Microscope）中，电子束与样品的相互作用会涉及多种能量转化，其中一部分能量确实会以热能的形式释放。
具体能量分布和热能转化分析如下：
1. 电子束能量来源：
电子束携带的总能量取决于加速电压（通常在1-30 keV范围）和束流电流（通常在pA到nA范围）。其功率可用以下公式估算：
$$ P = V cdot I $$
其中：
- $P$ 为功率（单位：瓦特），
- $V$ 为加速电压（单位：伏特），
- $I$ 为电流（单位：安培）。
2. 能量的去向：
- 弹性散射：一部分电子能量以弹性散射的形式离开样品，能量几乎不转化。
- 非弹性散射：电子的动能会通过激发样品中的电子、原子核或其他物理过程被耗散：
- 产生二次电子和背散射电子。
- 激发特征X射线。
- 激发样品发光（阴极发光）。
- 热能转化：非弹性散射中的大部分能量以热的形式耗散，尤其是当电子引发的激发最终通过晶格振动（声子）的形式散失时。
3. 热能转化的比例：
- 对于金属样品或高导热材料，约 90%以上的电子能量 最终会转化为热能。
- 对于绝缘体或低导热材料，热能的比例可能稍低，因为部分能量可能被储存在样品的带隙中（如电荷陷阱）。
- 具体热量的计算需要样品的几何形状、材料热导率以及电子束停留时间等信息。
4. 热量的计算实例：
假设：
- 加速电压 $V = 10 , ext{keV}$ （$10,000 , ext{V}$），
- 束流 $I = 1 , ext{nA}$ （$10^{-9} , ext{A}$）。
那么功率为：
$$ P = 10,000 cdot 10^{-9} = 10^{-5} , ext{W} = 10 , mu ext{W} $$
如果 90% 转化为热量，最终热功率为：
$$ P_{ ext{heat}} = 10 , mu ext{W} imes 0.9 = 9 , mu ext{W} $$