如上所述，当电子束碰撞一个样品时，电子束穿透到表面以下并以多种机制“扩散”[4]（注意，电子束不像激光束的情况，激光束被表面几个原子层吸收）。利用蒙特卡罗技术对电子束穿透行为进行模拟编程广被接受。在电子显微镜应用中，模拟电子轨迹已经使用了许多年[5]。使用这些程序中的一个，使广泛了解微米尺度样品中电子束行为成为可能。这些计算的精度强烈依赖于原子对电子散射所采用的模型，继而决定特定角度中散射截面，这些截面受到了广泛地研究，并且一般认为对于中等强度的加速电压范围（AV）5～100keV非常适用。计算的精度最常表述为好于相对5%，尽管有时误差高达20%，这取决于所使用的测量类型[7]。电子的能量从其原始值减小到0.05keV，否则，使用CASINO默认模型设置。
图15.13显示了对于两个不同尺寸的电子束碰撞Ni样品后，500个电子轨迹分布情况（投影到一个平面上）。图中黑色的轨迹是背散射电子，灰色的轨迹是主束电子。如图15.13a中，使用了100nm直径的聚焦电子束，图15.13b中给出的是1μm直径的电子束，都在30kV AV以下，很明显是对于电子束直径一个量级的数值变化，电子束轨迹的外围轮廓很相似。即一旦电子束撞击到的样品不再是焦斑直径，电子穿透控制着电子束的有效尺寸。另外，电子以约为1μm半径的近似半球形区域运动。当以10kV AV代替时，这一行为在图15.14中给出（绘出了与图15.13中同样数目的轨迹，对于坐标轴也使用了相同尺寸的刻度），图中黑色的轨迹是背散射电子，灰色的轨迹是主束电子。AV降低时，在这些直径上的电子束聚焦效应非常显著，因为此时电子束的“扩散”距离小于电子束直径，并且穿透深度同样显著减小。注意，因为图15.3和图15.4中绘出了相同数目的电子轨迹，可以认为它们代表了固定值的电子束电流（在实际中，CASINO计算没有考虑时间）。
电子相对于激光的光子而言穿透得很深，但很明显，表面热源的概念是符合的，尤其是对于适合微电子束焊接的电子束直径（一般比上面例子中1μm大几倍）。对于10kV的例子，尽管AV已经相对于原来的30kV减小了1/3，半球的投影面积减小了1/4，深度减小了1/6（对于体积，减小了1/24），因而密度（能量/体积）实际上增加了8倍[10/30/（1/24）]。进一步减小AV会进一步增加热源表面属性特质。
图15.13 以Ni作为靶时，30kV电子束中计算的电子轨迹
常用SEM最大的AV是40kV（更常用的是30kV）。在这一情况下计算得到的电子束路径如图15.15所示。图中黑色的轨迹是背散射电子，灰色的轨迹是主束电子（画出3500个电子轨迹）。可以清楚地看到很大一部分电子穿透超过2μm。而且，这一计算是针对Ni的，是中等原子序数（Z）材料中相对稠密的材料。对于μEB焊接，许多可能的应用场合需要用到Si，特别是MEMS器件，Si具有非常低的密度和Z值，导致在给定AV条件下穿透深度较大。MEMS器件使用多层结构，每一层为2μm厚。如
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图15.14 以Ni作为靶时，10kV电子束中计算的电子轨迹
图15.15 以Ni作为靶时，40kV、1μm直径电子束中计算的电子轨迹
果连接在同一层中的两个零件，采用40kV的AV是不合适的，因为很大一部分电子束穿过待焊接层，如图15.16a所示。图中只包含主束电子，500条轨迹，且相对于图15.15，此图放大了2倍（注意，所有的轨迹都是可见的，例如，这些轨迹投影到图中的平面）。另一方面，如果要连接两个不同层上的零件，可能是一种搭接接头形式，那么相当高的穿透AV也许更实用，其大部分能量都储存在图15.16b中的接触面以下。
图15.16 40kV、1μm直径电子束中计算的电子轨迹
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