荷电效应是指导电性能差的样品（如半导体材料、绝缘体薄膜）在电子束轰击下表面产生负电荷积累的现象。该现象会导致扫描电镜（SEM）成像出现畸变、漂移或异常反差，在俄歇电子能谱（AES）分析中表现为俄歇电子动能测量值偏高，严重时无法获取有效数据。消除方法包括镀导电膜、调整电子束参数、使用低真空模式等技术手段。随着材料科学的发展，新型消除策略如热电子中和法已被提出，可在不改变样品形貌的前提下消除荷电效应。

当电子束作用于导电性差的材料表面时，入射电子携带的负电荷无法通过样品及时导出，导致表面区域电荷持续积累。半导体材料（如单晶硅、锗）因导电能力较弱，在电子束辐照下会导致表面滞留大量负电荷，形成荷电积累现象。绝缘体薄膜由于缺乏自由载流子，电荷积累速度更快。

在扫描电镜（SEM）观测中，荷电效应会引发以下异常现象：

俄歇电子能谱（AES）分析时，表面负电荷形成的附加电场使俄歇电子动能增加20-50eV，导致元素识别错误。超过100nm的绝缘体薄膜若未作处理，可能完全无法采集有效谱图。

2024年提出的热电子中和法通过钨丝线圈发射热电子，配合正偏压金属壳体引导电荷迁移，可在不镀膜条件下消除非导电样品的荷电效应。低真空模式（压力10-250Pa）利用残余气体电离中和表面电荷，但会造成二次电子信号衰减。

该现象广泛存在于半导体器件失效分析、高分子材料表面表征、纳米薄膜成分检测等领域。研究显示，单晶锗表面荷电积累可驱动自组装纳米结构的形成，为新型纳米加工提供物理基础。