影響SEM掃描電鏡成像關(guān)鍵因素有那些

影響掃描電鏡成像的關(guān)鍵因素主要包括以下幾個(gè)方面：

一、分辨率

入射電子束束斑直徑：

束斑直徑是影響SEM掃描電鏡分辨本領(lǐng)的極限。一般來(lái)說(shuō)，熱陰極電子槍的Z小束斑直徑可縮小到6nm，而場(chǎng)發(fā)射電子槍則可使束斑直徑小于3nm。束斑直徑越小，圖像的分辨率越高。

入射電子束在樣品中的擴(kuò)展效應(yīng)：

擴(kuò)散程度取決于入射束電子能量和樣品原子序數(shù)的高低。入射束能量越高，樣品原子序數(shù)越小，則電子束作用體積越大，產(chǎn)生信號(hào)的區(qū)域隨電子束的擴(kuò)散而增大，從而降低了分辨率。

成像方式及所用的調(diào)制信號(hào)：

當(dāng)以二次電子為調(diào)制信號(hào)時(shí)，由于其能量低、平均自由程短，二次電子像分辨率約等于束斑直徑。

當(dāng)以背散射電子為調(diào)制信號(hào)時(shí)，由于背散射電子能量比較高、穿透能力強(qiáng)，背散射電子像分辨率要比二次電子像低。

如果以吸收電子、X射線(xiàn)、陰極熒光、束感生電導(dǎo)或電位等作為調(diào)制信號(hào)，所得掃描像的分辨率都比較低。

二、放大倍數(shù)

掃描電鏡的放大倍數(shù)可通過(guò)改變電子束在樣品上的掃描振幅來(lái)調(diào)整。大多數(shù)商品SEM掃描電鏡的放大倍數(shù)為20~20,000倍，介于光學(xué)顯微鏡和透射電鏡之間。

三、景深

景深是指焦點(diǎn)前后的一個(gè)距離范圍，該范圍內(nèi)所有物點(diǎn)所成的圖像符合分辨率要求。掃描電鏡的景深比透射電子顯微鏡大10倍，比光學(xué)顯微鏡大幾百倍，因此所得掃描電子像富有立體感。

四、襯度

表面形貌襯度：

由試樣表面的不平整性引起。

原子序數(shù)襯度：

指掃描電子束入射試祥時(shí)產(chǎn)生的背散射電子、吸收電子、X射線(xiàn)對(duì)微區(qū)內(nèi)原子序數(shù)的差異相當(dāng)敏感。原子序數(shù)越大，圖像越亮。

五、加速電壓

加速電壓的大小決定了電子束的能量。加速電壓越高，電子束能量越大，對(duì)樣品的穿透能力越強(qiáng)。但過(guò)高的加速電壓會(huì)導(dǎo)致電子束在樣品中的擴(kuò)散區(qū)加大，降低分辨率。因此，需要根據(jù)樣品的性質(zhì)（如導(dǎo)電性）和倍率來(lái)選擇合適的加速電壓。

六、掃描速度和信噪比

掃描速度的選擇會(huì)影響所拍攝圖像的質(zhì)量。如果掃描速度過(guò)快，信號(hào)強(qiáng)度會(huì)減弱，分辨率下降。如果延長(zhǎng)掃描時(shí)間，可以提高信噪比，但過(guò)長(zhǎng)的掃描時(shí)間可能導(dǎo)致電子束使材料變形，降低分辨率。

七、束斑直徑和工作距離

束斑直徑的大小由電子光學(xué)系統(tǒng)控制，并受末級(jí)透鏡質(zhì)量的影響。工作距離越小，要求末級(jí)透鏡的勵(lì)磁電流越大，相應(yīng)的束斑直徑越小。因此，為獲得高的圖像分辨率，需要采用小的束斑直徑和小的工作距離。

八、探針電流

探針電流直接影響到束斑直徑、圖像信號(hào)強(qiáng)度、分辨率以及圖像清晰及失真程度等參數(shù)。電流越大，電子束的束斑直徑越小，分辨率增大，但信號(hào)弱時(shí)亮度可能會(huì)顯得不足。對(duì)于一些高分子材料、生物樣品或不導(dǎo)電的樣品，采用較大的探針電流可能會(huì)產(chǎn)生放電現(xiàn)象，難以得到高質(zhì)量的形貌圖片。

九、消像散校正

消像散器可以校正由于各種因素而造成的電子束束斑彌散圓，對(duì)于提高圖像質(zhì)量有重要作用。

十、真空系統(tǒng)

掃描電鏡的真空系統(tǒng)對(duì)成像效果有重要影響。高真空環(huán)境可以確保電子束的產(chǎn)生和傳輸不受氣體分子的散射干擾，從而提高圖像的分辨率。如果真空度不夠高，電子束會(huì)發(fā)生氣體散射，導(dǎo)致束斑擴(kuò)散，降低圖像分辨率。此外，真空系統(tǒng)中的殘留氣體或油污染可能會(huì)在樣品表面沉積，導(dǎo)致圖像模糊或產(chǎn)生偽影。

綜上所述，影響SEM掃描電鏡成像的關(guān)鍵因素涉及多個(gè)方面，包括分辨率、放大倍數(shù)、景深、襯度、加速電壓、掃描速度和信噪比、束斑直徑和工作距離、探針電流、消像散校正以及真空系統(tǒng)等。為了獲得高質(zhì)量的掃描電鏡圖像，需要綜合考慮這些因素并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行優(yōu)化和控制。