影響SEM掃描電鏡成像質(zhì)量因素之加速電壓
日期:2023-10-11 09:20:42 瀏覽次數(shù):30
掃描電子顯微鏡是是20 世紀30 年代中期發(fā)展起來的一種多功能的電子顯微分析儀器。SEM掃描電鏡以其樣品制備簡單、圖像視野大、景深長、圖像立體感強,且能接收和分析電子與樣品相互作用后產(chǎn)生的大部分信息,因而在科研和工業(yè)等各個領域得到廣泛應用。
但是掃描電鏡是非常精密的儀器,結構復雜,要想得到能充分反映物質(zhì)形貌、層次清晰、立體感強和分辨率高的高質(zhì)量圖像仍然是一件非常艱難的事情,本文針對工作中出現(xiàn)的問題,分析影響圖像質(zhì)量的因素,討論如何根據(jù)樣品選擇Z佳觀察條件。
加速電壓
SEM掃描電鏡的電子束是由燈絲通電發(fā)熱溫度升高,當鎢絲達到白熱化,電子的動能增加到大于陽離子對它的吸引力(逸出功)時,電子就逃逸出去。在緊靠燈絲處裝上有孔的柵極(也叫韋氏蓋),燈絲尖處于柵孔中心。柵極上100~1000V 的負電場,使燈絲的電子發(fā)射達到一定程度時,不再能繼續(xù)隨溫度增加而增加,即達到空間電荷的飽和(這種提法是錯誤的)。離開柵極一定距離有一個中心有孔的陽極,在陽極和陰極間加有一個很高的正電壓稱為加速電壓[1],它使電子束加速而獲得能量。加速電壓的范圍在1~30kV,其值越大電子束能量越大,反之亦然。
加速電壓的選用視樣品的性質(zhì)(含導電性) 和倍率等來選定。當樣品導電性好且不易受電子束損傷時可選用高加速電壓,這時電子束能量大對樣品穿透深(尤其是低原子序數(shù)的材料)使材料襯度減小圖像分辨率高。但加速電壓過高會產(chǎn)生不利因素,電子束對樣品的穿透能力增大,在樣品中的擴散區(qū)也加大,會發(fā)射二次電子和散射電子甚至二次電子也被散射,多的散射電子存在信號里會出現(xiàn)疊加的虛影從而降低分辨率。
當樣品導電性差時,又不便噴碳噴金, 還需保存樣品原貌的這類樣品容易產(chǎn)生充放電效應,樣品充電區(qū)的微小電位差會造成電子束散開使束斑擴大從而損害分辨率。同時表面負電場對入射電子產(chǎn)生排斥作用,改變電子的入射角,從而使圖像不穩(wěn)定產(chǎn)生移動錯位,甚至使表面細節(jié)根本無法呈現(xiàn),加速電壓越高這種現(xiàn)象越嚴重,此時選用低加速電壓以減少充、放電現(xiàn)象,提高圖像的分辨率。
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