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影响扫描电子显微镜sem成像的因素有哪几点

发布时间:2022-07-20      点击次数:224
  扫描电子显微镜sem由于成像的分辨率很差,照相时间太长,所以实用价值不大。经过各国科学工作者的努力,尤其是随着电子工业技术水平的不断发展。近数十年来,扫描电子显微镜sem已广泛地应用在生物学、医学、冶金学等学科的领域中,促进了各有关学科的发展。
 
  扫描电子显微镜sem是非常精密的仪器,结构复杂,要想得到能充分反映物质形貌、层次清晰、立体感强和分辨率高的高质量图像仍然是一件非常艰难的事情,本文针对工作中出现的问题,分析影响图像质量的因素,讨论如何根据样品选择观察条件。
 
  1.加速电压
 
  扫描电子显微镜sem的电子束是由灯丝通电发热温度升高,电子的动能增加到大于阳离子对它的吸引力(逸出功)时,电子就逃逸出去。在紧靠灯丝处装上有孔的栅极,灯丝尖处于栅孔中心。加速电压的范围在1~30kV,其值越大电子束能量越大,反之亦然。
 
  加速电压的选用视样品的性质(含导电性)和倍率等来选定。当样品导电性好且不易受电子束损伤时可选用高加速电压,这时电子束能量大对样品穿透深(尤其是低原子序数的材料)使材料衬度减小图像分辨率高。但加速电压过高会产生不利因素,电子束对样品的穿透能力增大,在样品中的扩散区也加大,会发射二次电子和散射电子甚至二次电子也被散射,多的散射电子存在信号里会出现叠加的虚影从而降低分辨率。
 
  2.扫描速度和信噪比
 
  在显像管的屏幕上电子束每行扫描约2000点,每帧画面约2000行,每秒钟扫描25帧。这就意味着每个点上只停留0.01μs。电子束对样品的相互作用以及检测器对这种作用的响应很慢,即在0.01us期间每个点上获得的信号很弱,需经过放大才能看清,这会带来很多的噪音降低信噪比。扫描速度的选择会影响所拍摄图像的质量,如果拍图的速度太快信号强度很弱。另外由于无规则信号的噪音干扰使分辨率下降。如果延长扫描时间会使噪音相互平均而抵消,因此提高信噪比增加画面的清晰程度。但扫描时间过长,电子束滞留在样品上的时间就会延长,电子束会使材料变形,降低分辨率甚至出现假象,特别对生物和高分子样品,观察时扫描速度不能太慢。
 
  3.束斑直径和工作距离
 
  在SEM中束斑直径决定图像的分辨率。束斑的直径越小图像的分辨率越高。一般来讲束斑直径的大小是由电子光学系统来控制,并同末级透镜的质量有关。因此为获得高的图像分辨率则束斑直径要小,同时需要采用小的工作距离。如果探针电流过高,电子束斑缩小过度,图像中就容出现噪声。如果要观察高低不平的样品表面,要求很高的焦深,则需要采用大的工作距离,同时需要注意,图像的分辨率会明显降低。
 
  4.探针电流
 
  探针电流直接影响到束斑直径、图像信号强度、分辨率以及图像清晰及失真程度等参数,而这些参数间又存在矛盾。电流越大电子束的束斑直径越小,使分辨率增大,景深也增大。但是信号弱时,亮度有时会显得不足、信噪比降低。对于一些高分子材料、生物样品或一些不导电的样品采用较大的探针电流,产生的电荷不能及时扩散迁移而形成积累,因而产生放电现象,难以得到高质量的形貌图片;但是如果探针电流过小,会由于二次电子的信号较弱,本底杂散信号影响比较大,分辨率会下降,在高倍率下影响严重。因此探针电流选择的原则是在反差和亮度满足正常的情况下,加大探针电流,以便得到zui高的分辨率和较大的景深范围。但是对于低倍率观察图像时要求丰富的层次结构为主,需要采用小一点的探针电流。
 
  5.象散校正
 
  消象散器实际上是针对各种因素而造成的电子束束斑弥散圆,对于非对称造成的轴上象散都可以用消象散器来校正。