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              【材料課堂】掃描電鏡SEM分辨率的影響因素

              基礎知識 mse_material 10094閱讀 掃描二維碼

              掃描電鏡的優點

              ①有較高的放大倍數,20-20萬倍之間連續可調;

              ②有很大的景深,視野大,成像富有立體感,可直接觀察各種試樣凹凸不平表面的細微結構;

              ③試樣制備簡單。

              搜狗截圖18年06月06日2225_1

              影響掃描電鏡(SEM)的幾大要素

              ?分辨率

              影響掃描電鏡的分辨本領的主要因素有:

              A. 入射電子束束斑直徑:為掃描電鏡分辨本領的極限。一般,熱陰極電子槍的最小束斑直徑可縮小到6nm,場發射電子槍可使束斑直徑小于3nm。

              B. 入射電子束在樣品中的擴展效應:擴散程度取決于入射束電子能量和樣品原子序數的高低。入射束能量越高,樣品原子序數越小,則電子束作用體積越大,產生信號的區域隨電子束的擴散而增大,從而降低了分辨率.

              C. ?成像方式及所用的調制信號:當以二次電子為調制信號時,由于其能量低(小于50 eV),平均自由程短(10~100 ?nm左右),只有在表層50~100 nm的深度范圍內的二次電子才能逸出樣品表面, ?發生散射次數很有限,基本未向側向擴展,因此,二次電子像分辨率約等于束斑直徑。當以背散射電子為調制信號時,由于背散射電子能量比較高,穿透能力強,可從樣品中較深的區域逸出(約為有效作用深度的30%左右)。在此深度范圍,入射電子已有了相當寬的側向擴展,所以背散射電子像分辨率要比二次電子像低,一般在500~2000nm左右。如果以吸收電子、X射線、陰極熒光、束感生電導或電位等作為調制信號的其他操作方式,由于信號來自整個電子束散射區域,所得掃描像的分辨率都比較低,一般在l 000 nm或l0000nm以上不等。

              ?放大倍數

              掃描電鏡的放大倍數可表示為M =Ac/As式中,Ac—熒光屏上圖像的邊長;As—電子束在樣品上的掃描振幅。一般地,Ac 是固定的(通常為100 mm),則可通過改變As ?來改變放大倍數。目前,大多數商品掃描電鏡放大倍數為20~20,000倍,介于光學顯微鏡和透射電鏡之間,即掃描電鏡彌補了光學顯微鏡和透射電鏡放大倍數的空擋。

              ?? 景? 深

              景深是指焦點前后的一個距離范圍,該范圍內所有物點所成的圖像符合分辨率要求,可以成清晰的圖像;也即,景深是可以被看清的距離范圍。掃描電子顯微鏡的景深比透射電子顯微鏡大10倍,比光學顯微鏡大幾百倍。由于圖像景深大,所得掃描電子像富有立體感。電子束的景深取決于臨界分辨本領d0和電子束入射半角αc。其中,臨界分辨本領與放大倍數有關,因人眼的分辨本領約為0.2 mm, 放大后,要使人感覺物像清晰,必須使電子束的分辨率高于臨界分辨率d0 ?:電子束的入射角可通過改變光闌尺寸和工作距離來調整,用小尺寸的光闌和大的工作距離可獲得小的入射電子角。

              ?襯? 度

              包括:表面形貌襯度和原子序數襯度。表面形貌襯度由試樣表面的不平整性引起。原子序數襯度指掃描電子束入射試祥時產生的背散射電子、吸收電子、X射線,對微區內原子序數的差異相當敏感。原子序數越大,圖像越亮。二次電子受原子序數的影響較小。高分子中各組分之間的平均原子序數差別不大;所以只有—些特殊的高分子多相體系才能利用這種襯度成像。

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